Een nieuw model van intensieve recirculerende aquacultuur
1. Inleiding:
Het moderne model van recirculerende aquacultuursystemen (RAS) wordt gekenmerkt door de zuivering en het hergebruik van afvalwater van de aquacultuur door middel van waterbehandelingsapparatuur. Het is een multidisciplinair systeem dat principes uit de zoölogie, werktuigbouwkunde, milieutechniek, computerbesturingstechnologie en civiele techniek integreert. Deze innovatieve vorm van intensieve aquacultuur vertegenwoordigt de convergentie van geavanceerde technologie en duurzame praktijken.
2. Ontwikkelingsoverzicht:
De opkomst van RAS in het buitenland
Het concept van fabrieks-gebaseerde recirculerende aquacultuur ontstond in de jaren zestig in ontwikkelde Europese landen. De fundamentele technologieën kwamen voort uit zeeaquaria in het binnenland, intelligente aquariumsystemen en stromingen met hoge dichtheid-door viskwekerijmodellen.
De ontwikkeling van RAS heeft drie belangrijke fasen doorlopen: pre-industriële, fabrieks- en geïndustrialiseerde aquacultuur. Tegenwoordig hebben veel systemen dit bereiktmechanisatie, automatisering, informatisering en intelligent managementen markeert een overgang naar modern wetenschappelijk visserijbeheer.
Gedreven door de implementatie van de Europese Kaderrichtlijn Water is RAS een nationale beleidsprioriteit geworden in verschillende Europese en Amerikaanse landen, evenals een belangrijk aandachtspunt in de duurzame ontwikkeling van hun aquacultuurindustrieën.
Technische kenmerken en soortendiversiteit in Europa
De vroege RAS-ontwikkeling in Europa werd ontwikkeld doorNederland en Denemarken, waarbij de nadruk vooral ligt op zoetwatersoorten zoals Afrikaanse meerval, forel en paling:
♢Nederlandse RAS-systemen: Typisch binnen en gesloten-circuit, geoptimaliseerd voor de productie van Afrikaanse meerval en paling.
♢Deense RAS-systemen: Half-gesloten buitensystemen, voornamelijk gebruikt voor de forelkweek.
Met de evolutie van RAS-technologieën en de toenemende aandacht van de industrie en de overheid,de diversiteit aan gekweekte soortenis aanzienlijk uitgebreid. Momenteel zijn de meest voorkomende soorten die in RAS worden gekweekt:
Atlantische zalm, tilapia, paling, forel, tarbot, Afrikaanse meerval, heilbot en garnalen - in totaal meer dan een dozijn variëteiten.
Implementatieschaal en industriële integratie
Vanaf 2014 meer dan360 RAS-gebaseerde aquacultuurfaciliteitenwas gevestigd over de heleVerenigde Staten en Europa. Onder deze,Noorwegen en Canadaworden erkend als wereldleiders op het gebied van RASzalm kweken.
Van 1985 tot 2000 is de productiecapaciteit van een typische Europese boerderij voor jonge zalm (in termen van biomassa) met ongeveer20 keer. In Schotland: de productie van zalmfrituurtussen 1996 en 2006 verdubbeld, met een jaarlijkse productie van ruim150.000 jonge zalmen.
Grote multinationale aquacultuurbedrijven inNoordwest-Europa, Canada en Chilihebben voortdurend kleinere ondernemingen verworven en zich gevormdgespecialiseerde en verticaal geïntegreerde groepen. Bedrijven in bijvSchotland, Noorwegen en Nederlandnu rekening mee houdenruim 85%van de mondiale zalmproductie.
Industriële volwassenheid en representatieve ondernemingen
In Europa omarmen steeds meer bedrijven gesloten RAS-technologie voor de productie van zaailingen en volledige-cycluslandbouw. Representatieve ondernemingen zijn onder meer:
♢Bluewater Platviskwekerij (VK)
♢Frankrijk Tarbot SAS (Frankrijk)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Duitsland)
Deze bedrijven evolueren richting specialisatie en grootschalige ontwikkeling-, waarbij ze geleidelijk een veelomvattende industriële keten vormen die het volgende omvat:
Apparatuurproductie → Systeemintegratie → Commerciële implementatie.
Deze industriële evolutie heeft een solide basis gelegd voor de mondialisering van de recirculerende aquacultuurduurzaam, high-technologisch en efficiëntmodel voor viskwekerijen.
Huidige status van de ontwikkeling van apparatuur voor recirculerend aquacultuursystemen (RAS) in het buitenland
1. Sterke industriële basis die geavanceerde RAS-apparatuur mogelijk maakt
Steunend op hun hoogontwikkelde industriële infrastructuur hebben buitenlandse landen aanzienlijke vooruitgang geboekt in het onderzoek en de ontwikkeling van belangrijke apparatuur voor recirculerende aquacultuursystemen (RAS). De prestaties en betrouwbaarheid van de belangrijkste landbouwfaciliteiten in deze landen behoren tot de beste ter wereld en ondersteunen volledige-procesautomatisering en efficiënte systeemintegratie.
2. Toonaangevende internationale fabrikanten van RAS-apparatuur
Verschillende mondiale bedrijven lopen voorop bij de productie van RAS-faciliteiten, elk gericht op verschillende componenten binnen de productieketen van de aquacultuur:
♢AKVA-groep (Noorwegen):
Gespecialiseerd in de ontwikkeling en productie van complete aquacultuurapparatuur voor de gehele levenscyclus - inclusief het kweken, kweken- van vis, oogsten en verwerken, evenals grootschalige- offshore-kweekvaartuigen.
♢VAKI Aquacultuursystemen (IJsland):
Richt zich op ondersteunende apparatuur voor landbouwactiviteiten, zoals vispompen, sorteermachines en automatische feeders.
♢HYDROTECH (Zweden):
Bekend om de productie van hoogwaardige-kwaliteit micro-zeeftrommelfilters, die cruciaal zijn voor waterzuivering en verwijdering van vast afval binnen RAS-opstellingen.
3. Intelligente voersystemen in de mondiale voorhoede
Op het gebied van geautomatiseerde voertechnologie hebben verschillende bedrijven internationaal toonaangevende systemen ontwikkeld die de voerefficiëntie verbeteren en verspilling verminderen:
♢Fishtalk-Controle door AKVA Group (Noorwegen):
Een slim voerbeheerplatform dat datamonitoring, optimalisatie van de voerstrategie en omgevingsdetectie integreert.
♢Feedmaster van ETI Company (VS):
Een geavanceerd voercontrolesysteem, op maat gemaakt voor precisie-aquacultuur.
♢Voerrobots ontwikkeld door ArvoTec (Finland):
Deze robots maken geautomatiseerd, programmeerbaar en soortspecifiek voeren- mogelijk, waardoor de precisie en arbeidsefficiëntie worden verbeterd.
Ontwikkeling van gediversifieerde RAS-modellen voor vis, garnalen, algen, schaaldieren en zeekomkommer
China heeft al een volwassen en schaalbaar RAS-technologie- en uitrustingssysteem voor de aquacultuur van vis en garnalen opgezet.
Bovendien zijn er veel onderzoek en industriële praktijken uitgevoerd in de bio-industrie van microalgen, schaaldieren en zeekomkommers:
- of eencellige algenteelt, evenals de productie van schelpdieren en zeekomkommerzaailingen, is een volwassen RAS-technologiesysteem ontwikkeld.
- DeInstituut voor Oceanologie, Chinese Academie van Wetenschappenheeft gesloten-buisvormige fotobioreactoren ontwikkeld voor de grootschalige- teelt van Haematococcus pluvialis, en heeft een compleet processysteem opgezet voor de extractie van astaxanthine uit deze algen.
- Oost-Chinese Universiteit voor Wetenschap en Technologieheeft een "heterotroof-verdunning-foto-geïnduceerd continu kweekproces" voor de teelt van Chlorella op fabrieks-schaal met hoge- dichtheid, waarbij problemen worden aangepakt zoals een lage celdichtheid, een slechte groeisnelheid, lage productiviteit, hoge oogstkosten en de inconsistente productkwaliteit die we zien bij traditionele foto-autotrofe methoden.
Voor de productie van zaailingen van schaaldieren en zeekomkommers:
- Technologieën zijn relatief volwassen en worden op grote schaal toegepast.
- De industrie hanteert echter nog steeds hoofdzakelijk modellen voor flow{0}}door de bio-industrie, met een laag niveau van mechanisatie en automatisering.
- Er blijft aanzienlijke ruimte voor verbetering op het gebied van modernisering van faciliteiten en upgrades van landbouwmodellen.
Internationale kwesties in de recirculerende aquacultuursysteemindustrie (RAS).
1. Hoge bouwkosten en energieverbruik zijn grote uitdagingen bij RAS-modellen
Volgens gerelateerd onderzoek verbruiken op fabrieken-aquacultuursystemen meer energie (elektriciteit en brandstof) en brengen ze hogere bouwkosten met zich mee vergeleken met traditionele aquacultuurmodellen. Deze factoren vormen de grootste uitdagingen voor de duurzame ontwikkeling van RAS. Hoewel RAS intensieve productiesystemen gebruikt die het water- en landgebruik aanzienlijk verminderen, verhoogt het hoge energieverbruik de operationele kosten en draagt het bij aan de potentiële milieu- en energie-effecten die gepaard gaan met het gebruik van fossiele brandstoffen.
Om zowel economische als ecologische duurzaamheid te bereiken, is het essentieel om een evenwicht te vinden tussen watergebruik, afvallozing, energieverbruik en productie-efficiëntie.
Daarom zal onderzoek naar energie-besparings- en emissiereductie-technologieën in RAS-faciliteiten, samen met de ontwikkeling van groene en efficiënte nieuwe technologieën en apparatuur, een belangrijk aandachtsgebied zijn voor de toekomstige vooruitgang van de RAS-industrie.
2. Ziekteproblemen belemmeren de gezonde ontwikkeling van RAS
Uitbraken van ziekten zijn een van de meest kritische factoren die van invloed zijn op de gezonde ontwikkeling van de fabrieks-aquacultuur. Infectieuze zalmanemie (ISA), veroorzaakt door het ISA-virus, is een ernstige virusziekte. De impact ervan leidde tot een scherpe daling van de Chileense zalmproductie in de periode 2009-2010. Een andere belangrijke ziekte in de mondiale zalmkwekerij is het Rainbow Trout Fry Syndrome (RTFS), veroorzaakt door de koud-waterbacterie Flavobacterium psychrophilum.
Deze Gram{0}}negatieve bacterie veroorzaakt necrose in de milt, lever en nieren van geïnfecteerde regenboogforel, wat leidt tot anorexia en abnormaal zwemgedrag. De ziekte kent een hoog sterftecijfer bij jonge zalm en leidt jaarlijks tot aanzienlijke verliezen.
In de aquacultuur van garnalen zijn de ziekteproblemen nog ernstiger dan die bij vissen. Veel voorkomende garnalenziekten zijn onder meer de White Spot Disease (WSD), de Yellow Head Disease (YHD) en vele andere. Deze ziekten blijven de RAS-garnalenkweeksector lastig vallen en zijn grote obstakels geworden voor een gezonde ontwikkeling ervan.
Vooruitzichten: naar een efficiënte, intelligente en nauwkeurige aquacultuur
Efficiënte, intelligente en precisielandbouw vertegenwoordigt een sleutelrichting voor de toekomstige groene ontwikkeling van de Chinese aquacultuursector. Deze evolutie zal doorbraken met zich meebrengen in het onderzoek en de ontwikkeling van IoT voor de aquacultuur, intelligente controlesystemen, big data-technologieën, robotica en slimme apparatuur, geïntegreerd met recirculerende aquacultuursystemen (RAS) die zijn ontworpen op basis van de biologische kenmerken van gekweekte soorten.
Samen zijn deze ontwikkelingen gericht op het bouwen van 'onbemande' intelligente viskwekerijen op het land-gebaseerd op de fabriek-stijl.
Met de snelle vooruitgang op het gebied van bewakingssensoren voor de waterkwaliteit in huis, intelligente informatieverwerking en IoT-platforms wordt de toepassing van intelligente technologieën in fabrieks-gebaseerde aquacultuur steeds haalbaarder. Er moet echter benadrukt worden dat echte intelligente aquacultuur alleen gerealiseerd kan worden door eerst grondig de volgende zaken te bestuderen en te begrijpen:
- de fysiologische omstandigheden en gedragskenmerken van de gekweekte soort;
- hun groeipatronen en energiebudgetten;
- de dynamiek van de waterkwaliteit in het landbouwproces;
- en de mechanismen voor milieuregulering.
Alleen op deze basis kunnen we op IoT-gebaseerde verzameling en analyse van big data effectief integreren om een managementsysteem voor aquacultuurexperts te bouwen-een systeem dat gezondheidsmonitoring en evaluatie van gekweekte organismen, landbouwprocesbeheer, controle van de waterkwaliteit en bediening van apparatuur combineert. Dit zal essentieel zijn voor het bereiken van de doelstellingen van slimme aquacultuur.