eWater-Nhà sản xuất thiết bị nuôi trồng thủy sản chuyên nghiệp Trung Quốc
Ngôn ngữ
Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn: Cải thiện năng suất cá hồi Đại Tây Dương
Hành tinh bền vững
18 tháng 5 năm 2022
Dự án RAS 4.0, do Viện nghiên cứu thực phẩm Na Uy Nofima đứng đầu, được thiết kế để tối ưu hóa hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn nhằm cải thiện phúc lợi và hiệu suất của cá hồi Đại Tây Dương. Ở đây, Jelena Kolarevic, Trưởng dự án và Nhà nghiên cứu cấp cao tại Nofima, giải thích thêm.
Jelena Kolarevic, Nhà nghiên cứu cấp cao tại Nofima
Nuôi trồng thủy sản có tiềm năng không thể nghi ngờ để góp phần tăng nguồn cung cấp protein cho dân số toàn cầu đang gia tăng. Gần đây, nó là cách phát triển nhanh nhất và hiệu quả nhất để sản xuất protein cho con người. Trong 20 năm qua, sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu đã tăng gấp ba lần từ 34 lên 112 triệu tấn trọng lượng sống và nhu cầu về các sản phẩm nuôi trồng thủy sản đang tăng lên. Sản lượng và xuất khẩu thủy sản của Na Uy cũng ngày càng tăng trong những năm gần đây. Ngày nay, Na Uy là quốc gia xuất khẩu thủy sản lớn thứ hai, với 3,1 triệu tấn thủy sản trị giá 12,1 tỷ euro được xuất khẩu vào năm 2021. Cá hồi Đại Tây Dương là mặt hàng thủy sản xuất khẩu hàng đầu và có giá trị nhất, chiếm gần 68% tổng giá trị xuất khẩu năm ngoái.
Tuy nhiên, tính bền vững của sản xuất cá hồi Đại Tây Dương và hiệu suất của nó trong nuôi trồng thủy sản đã được giám sát chặt chẽ trong vài thập kỷ qua do khả năng đóng góp vào sự suy giảm nguồn cá tự nhiên trên toàn thế giới. Cụ thể, cá hồi Đại Tây Dương là loài ăn thịt đòi hỏi phải sử dụng dầu cá và bột cá trong chế độ ăn uống của chúng, để quản lý hiệu suất và phúc lợi của chúng, chủ yếu có nguồn gốc từ cá cơm, cá trích và nhuyễn thể. Những loài này đã được nhắm mục tiêu nhiều bởi nghề cá do nhu cầu cao về bột cá và dầu.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm được sản xuất bền vững, người ta đã nỗ lực thay thế các sản phẩm làm từ cá trong thức ăn cho cá hồi bằng các nguồn protein thay thế, bao gồm protein có nguồn gốc thực vật, thành phần vi sinh, tảo và côn trùng. Điều này được thực hiện song song với nghiên cứu sâu rộng về hiệu quả sử dụng thức ăn và dinh dưỡng cho cá. Kết quả là lượng dầu cá và bột cá trong thức ăn cho cá hồi đã giảm từ 90% vào những năm 1990 xuống còn 25% hiện nay.
Đổi mới trong nuôi trồng thủy sản Na Uy
Một thách thức bền vững khác đối với ngành công nghiệp cá hồi Na Uy trong những năm gần đây là việc quản lý mầm bệnh và ký sinh trùng trong quá trình sản xuất. Kể từ năm 2017, tỷ lệ chết của cá hồi Đại Tây Dương được báo cáo là từ 14,7-16,1% tổng sản lượng, chiếm 54 triệu cá thể vào năm 2021. Chống rận cá hồi đã là gót chân Achilles cản trở các mục tiêu sản xuất mong muốn, làm tăng chi phí hoạt động, ảnh hưởng đến phúc lợi của cá và giảm lợi nhuận cho ngành nuôi trồng cá hồi.
Người ta đã cố gắng hạn chế sử dụng hóa chất để điều trị loại ký sinh trùng này nhằm ngăn chặn khả năng kháng thuốc của nó và hạn chế ô nhiễm môi trường. Thay vào đó, các khoản đầu tư lớn đã được thực hiện vào việc phát triển các công nghệ mới để đánh bắt cá hoặc ngăn ngừa sự tiếp xúc giữa cá hồi và rận biển. Các công nghệ sản xuất mới sáng tạo, chẳng hạn như váy chống rận biển cho lồng biển hoặc hệ thống ngăn chặn nửa kín nổi trên biển, đã được phát triển và thử nghiệm như các phương pháp ngăn chặn sự xâm nhập của rận. Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) đã được sử dụng trong thập kỷ qua như một giải pháp hiệu quả để tăng cường an toàn sinh học và kiểm soát ký sinh trùng và mầm bệnh. Đồng thời, RAS cung cấp một phương pháp sản xuất cá hồi thân thiện với môi trường hơn.
Ở Na Uy, việc sử dụng RAS được thúc đẩy bởi việc thiếu nước ngọt sẽ cho phép tăng sản lượng trong các trại sản xuất giống cá hồi, trước giai đoạn nuôi thương phẩm trong lồng biển. Tuy nhiên, các vấn đề với rận cá hồi, sự thoát xác và tỷ lệ tử vong gia tăng đã thúc đẩy sự thay đổi trong các quy định cho phép kéo dài thời gian sản xuất cá hồi trên đất liền trong nước ngọt, nước lợ và nước biển. Hiện tại, một số nhà sản xuất cá hồi ở Na Uy đang sản xuất cá lớn hơn trên đất liền ở RAS, sau đó là giai đoạn sản xuất nước biển ngắn hơn. Bằng cách này, sản lượng khai thác trên biển có thể giảm xuống chỉ còn bảy tháng và cùng với đó là nhu cầu sử dụng hóa chất và các phương pháp khác để chống lại rận. Tuy nhiên, RAS là cách sản xuất cá hồi đắt đỏ nhất ở Na Uy có thể thực hiện được, do chi phí vận hành sản xuất ở cag biển liên tục tăng © 1 iStock / slowmotiongli-122
Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) là gì?
RAS là hệ thống sản xuất trên đất liền cho phép giảm thiểu việc sử dụng nước ngọt mới bằng cách xử lý và tái sử dụng nước từ các bể cá. Thông thường, hơn 90% nước trong RAS được tái sử dụng, trong khi một lượng nhỏ nước mới được bổ sung hàng ngày được xử lý theo các mức độ khác nhau để ngăn chặn sự xâm nhập của ký sinh trùng như rận và các mầm bệnh tiềm ẩn. Xử lý rộng rãi nước thải từ các cơ sở RAS cho phép thu gom các chất dinh dưỡng không sử dụng và đánh giá lại chúng, tạo ra giá trị và giảm ô nhiễm môi trường tiềm ẩn. Sản xuất RAS có thể được đặt gần với thị trường, giảm tác động môi trường liên quan đến vận tải và hậu cần, đó là một lý do khác tại sao công nghệ này được coi là bền vững hơn với môi trường. Tuy nhiên, điều quan trọng cần nêu rõ là nhu cầu năng lượng cao cho hoạt động của RAS đang làm suy giảm tiềm năng bền vững của nó.
Trong quá trình xử lý RAS, thức ăn thừa và phân từ cá được loại bỏ cơ học, trong khi lọc sinh học được sử dụng để loại bỏ các chất chuyển hóa có khả năng gây độc do cá tạo ra, chẳng hạn như amoniac và nitrit. Quá trình trao đổi khí là cần thiết để làm giàu oxy trong nước và loại bỏ carbon dioxide, cung cấp cho cá các điều kiện cần thiết để phát triển tối ưu.
Người ta thường tuyên bố rằng RAS cung cấp các điều kiện sản xuất được kiểm soát đầy đủ có thể được điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu của động vật nuôi. Điều này có thể được nêu để kiểm soát nhiệt độ, oxy và pH trong hệ thống, cùng với lưu lượng nước, tốc độ nước và việc bổ sung nước mới. Tuy nhiên, việc kiểm soát hoàn toàn tự động các thông số chất lượng nước quan trọng, chẳng hạn như amoniac, carbon dioxide, độ đục, sau đó quản lý cho ăn và sử dụng năng lượng, vẫn chưa có.
Hiện tại, các thông số chất lượng nước quan trọng đó được đo thủ công dưới dạng các phép đo điểm làm cơ sở cho việc ra quyết định trong các hoạt động hàng ngày. Cá được cho ăn dựa trên sinh khối ước tính trong hệ thống, điều này thường có thể dẫn đến cho ăn quá mức và làm chất lượng nước bị kích thích hoặc cho ăn thiếu, dẫn đến giảm phúc lợi của cá sản xuất. Một số quy trình xử lý nước được thiết kế để đạt được năng suất sản xuất tối đa và không thể được tối ưu hóa để giảm sử dụng năng lượng khi sinh khối thấp hơn.
Các rào cản chính để đạt được mức độ tự động hóa mong muốn là thiếu các cảm biến đáng tin cậy để đo các thông số chính này và thiếu các mô hình mô tả các mối quan hệ động giữa chúng. Tất cả các yếu tố này tương tác thông qua các cơ chế sinh học / hóa học / vật lý phức tạp chưa được hiểu đầy đủ. Do đó, việc kiểm soát hoặc tối ưu hóa một tham số tại một thời điểm là không đủ - cần phải có một mô hình tổng thể của toàn bộ hệ thống để đạt được mức độ kiểm soát này trong RAS.
RAS 4.0
Vào năm 2021, hội đồng nghiên cứu của Na Uy đã tài trợ cho một dự án nghiên cứu kéo dài 4 năm, được gọi là RAS 4.0, với mục đích cung cấp khả năng tự động hóa phản ứng nhanh theo hướng sinh học đối với các điều kiện sản xuất trong RAS. Điều này sẽ đạt được thông qua việc tích hợp công nghệ cảm biến mới, tích hợp dữ liệu và các thuật toán thông minh để kiểm soát tối ưu các thông số chất lượng nước chính, quản lý cho ăn và sử dụng năng lượng. Sự đổi mới chính sẽ dẫn đến việc thiết lập các vòng kiểm soát mới trong RAS, tập trung giải quyết cả ba khía cạnh: kiểm soát quá trình ozon hóa, kiểm soát amoniac, kiểm soát cho ăn và kiểm soát việc sử dụng năng lượng trong hoạt động hàng ngày. Khi kết thúc dự án, chúng tôi hy vọng sẽ tích hợp các vòng phản hồi mới vào hoạt động RAS và xác nhận hoạt động của chúng bằng cách sử dụng RAS đôi kỹ thuật số và thử nghiệm thực nghiệm.
RAS 4.0 là sự hợp tác giữa Nofima, chủ dự án, các đối tác nghiên cứu NORCE, UiT-Đại học Bắc Cực của Na Uy, và các đối tác trong ngành, các nhà cung cấp công nghệ Searis, CreateView, Pure Salmon Kaldnes, OxyGuard và nhà sản xuất cá hồi Na Uy Lerøy Seafood group.
Dự án sử dụng chuyên môn về các công nghệ và bí quyết đã được thiết lập của các đối tác trong ngành từ cảm biến, tiêu chuẩn dữ liệu và tích hợp. Cùng với các đối tác nghiên cứu hàng đầu trong công nghệ RAS, sinh lý cá, hành vi, phúc lợi, Học máy, phân tích dữ liệu, máy ảnh thông minh và thị giác máy tính, chúng tôi đang nỗ lực phát triển các phương pháp tiếp cận kỹ thuật số thông minh để kết nối và tối ưu hóa một số vật lý, kỹ thuật số và sinh học các khía cạnh của hệ thống.
Mục tiêu của RAS 4.0 được thúc đẩy bởi giả thuyết rằng việc tối ưu hóa và kiểm soát các điều kiện sản xuất dựa trên các động lực sinh học trong RAS sẽ dẫn đến cải thiện phúc lợi và hiệu suất của cá hồi Đại Tây Dương. Cho cá ăn thông minh theo sinh khối và khẩu vị thực tế sẽ đảm bảo cá tăng trưởng tối ưu và giảm thiểu lãng phí thức ăn. Kiểm soát chất lượng nước thông minh sẽ đảm bảo các điều kiện môi trường ổn định trong quá trình sản xuất, giảm thiểu khả năng xảy ra các hiện tượng không lường trước được có thể dẫn đến giảm phúc lợi và tỷ lệ chết của cá. Nó sẽ cho phép các nhà sản xuất sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng phù hợp với nhu cầu sản xuất. Những cải tiến này sẽ làm tăng tính bền vững về môi trường và kinh tế của sản xuất RAS và sẽ giảm rủi ro đầu tư và vận hành.
Kết quả thông tin
Dự án RAS 4.0 sẽ tạo ra kiến thức có giá trị cao có thể được sử dụng bởi các nhà cung cấp trong ngành và nuôi trồng thủy sản đang làm việc để tối đa hóa tính bền vững của các hoạt động này. Các nhà cung cấp công nghệ trong dự án này cung cấp các sản phẩm thương mại có sẵn để giám sát cá hoặc các hoạt động trong nuôi trồng thủy sản và RAS hoặc là các nhà cung cấp RAS. Dự án này sẽ thúc đẩy những nỗ lực hiện tại của họ nhằm hướng tới số hóa và tự động hóa RAS và tích hợp các sản phẩm của họ theo cách tốt nhất có thể trong các hoạt động RAS hiện có.
Đối với các nhà sản xuất cá hồi Đại Tây Dương, hiệu suất tăng trưởng tối ưu và phúc lợi của cá và sản xuất hiệu quả là điều kiện tiên quyết để sản xuất bền vững. Tự động hóa là bước hợp lý tiếp theo trong quá trình phát triển RAS sẽ cho phép họ tối đa hóa kinh nghiệm hiện có và học hỏi từ đó. Khả năng dự đoán các sự kiện trong quá trình sản xuất dựa trên phân tích dữ liệu là một khía cạnh khác nằm trong danh sách mong muốn của các nhà sản xuất. Nhận thấy tiềm năng RAS sẽ giảm áp lực tăng sản lượng khai thác trên biển và đảm bảo tăng cường đầu tư vào giải pháp sản xuất cá bền vững với môi trường quan trọng này.
Jelena Kolarevic
Nghiên cứu viên cao cấp
Nofima
TỪ NĂM 2014, EWATER nhà sản xuất chuyên sản xuất các hệ thống nuôi trồng thủy sản tròn.