Nový model intenzivní recirkulační akvakultury
1. Úvod:
Moderní model recirkulačních systémů akvakultury (RAS) se vyznačuje čištěním a opětovným využitím odpadních vod z akvakultury prostřednictvím zařízení na úpravu vody. Jedná se o multidisciplinární systém, který integruje principy zoologie, strojního inženýrství, environmentálního inženýrství, počítačové řídicí techniky a stavebního inženýrství. Tato inovativní forma intenzivní akvakultury představuje konvergenci pokročilých technologií a udržitelných postupů.
2. Přehled vývoje:
Vzestup RAS v cizích zemích
Koncept tovární-recirkulační akvakultury vznikl v 60. letech 20. století ve vyspělých evropských zemích. Jeho základní technologie vycházely z vnitrozemských mořských akvárií, inteligentních akváriových systémů a-vysoké hustoty průtoku- prostřednictvím modelů chovu ryb.
Vývoj RAS prošel třemi hlavními fázemi: před-průmyslovou, tovární-akvakulturou a průmyslovou akvakulturou. Dnes bylo dosaženo mnoha systémůmechanizace, automatizace, informatizace a inteligentní řízení, což znamená přechod k modernímu vědeckému řízení rybolovu.
V důsledku implementace Rámcové směrnice EU o vodě se RAS stal prioritou národní politiky v několika evropských a amerických zemích a také klíčovým zaměřením na udržitelný rozvoj jejich odvětví akvakultury.
Technické vlastnosti a druhová rozmanitost v Evropě
První vývoj RAS v Evropě byl průkopníkemNizozemsko a Dánsko, se zaměřením především na sladkovodní druhy, jako je sumec africký, pstruh a úhoř:
♢Nizozemské systémy RAS: Obvykle vnitřní a uzavřená{0}}optimalizace pro produkci sumců a úhořů.
♢Dánské systémy RAS: Polo{0}}uzavřené venkovní systémy, používané hlavně pro chov pstruhů.
S vývojem technologií RAS a rostoucí pozorností průmyslu a vlády,rozmanitost chovaných druhůse výrazně rozšířil. V současné době běžné druhy pěstované v RAS zahrnují:
Losos atlantický, tilapie, úhoř, pstruh, kambala, sumec africký, halibut a krevety - celkem více než tucet druhů.
Rozsah nasazení a průmyslová integrace
Od roku 2014 více než360 akvakulturních zařízení-založených na RASbyla založena napříčSpojené státy a Evropa. Mezi tytoNorsko a Kanadajsou uznáváni jako světoví lídři v oblasti RAS prochov lososů.
Od roku 1985 do roku 2000 se výrobní kapacita typické evropské farmy pro plůdky lososa (z hlediska biomasy) zvýšila přibližně o20krát. Ve Skotsku produkce lososového potěruse od roku 1996 do roku 2006 zdvojnásobil, dosahující roční produkce přes150 000 mladých lososů.
Velké nadnárodní korporace akvakultury vSeverozápadní Evropa, Kanada a Chileprůběžně získávaly menší podniky, tvořícíspecializované a vertikálně integrované skupiny. Například společnosti vSkotsko, Norsko a Nizozemskonyní účtujípřes 85 %celosvětové produkce lososů.
Průmyslová vyspělost a reprezentativní podniky
V Evropě stále více společností využívá uzavřenou technologii RAS pro produkci sazenic a celo{0}}cyklické zemědělství. Mezi reprezentativní podniky patří:
♢Bluewater Flatfish Farm (UK)
♢France Turbot SAS (Francie)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Německo)
Tyto společnosti směřují ke specializaci a rozsáhlému{0}}rozvoji a postupně vytvářejí ucelený průmyslový řetězec, který zahrnuje:
Výroba zařízení → Integrace systému → Komerční nasazení.
Tento průmyslový vývoj položil pevný základ pro globalizaci recirkulační akvakultury jako audržitelné, špičkové{0}}tech a efektivnímodel chovu ryb.
Současný stav vývoje zařízení recirkulačního akvakulturního systému (RAS) v zahraničí
1. Silný průmyslový základ umožňující pokročilé vybavení RAS
Zahraniční země se spoléhají na svou vysoce rozvinutou průmyslovou infrastrukturu a dosáhly významného pokroku ve výzkumu a vývoji klíčových zařízení pro recirkulační systémy akvakultury (RAS). Výkon a spolehlivost základních zemědělských zařízení v těchto zemích patří mezi celosvětově nejlepší a podporují plnou-automatizaci procesů a efektivní integraci systému.
2. Přední mezinárodní výrobci zařízení RAS
V popředí výroby zařízení RAS je několik globálních společností, z nichž každá se zaměřuje na různé komponenty v rámci výrobního řetězce akvakultury:
♢AKVA Group (Norsko):
Specializuje se na vývoj a výrobu kompletního vybavení pro akvakulturu pro celý životní cyklus - včetně chovu ryb,-pěstování, sběru a zpracování a také velkých-pobřežních zemědělských plavidel.
♢VAKI Aquaculture Systems (Island):
Zaměřuje se na podpůrné vybavení pro farmářské operace, jako jsou rybí pumpy, třídící stroje a automatická krmítka.
♢HYDROTECH (Švédsko):
Známý pro výrobu vysoce{0}}kvalitních mikrosítových bubnových filtrů{1}}, které jsou zásadní pro čištění vody a odstraňování pevného odpadu v rámci zařízení RAS.
3. Inteligentní systémy krmení v globálním čele
V oblasti technologie automatizovaného krmení vyvinulo několik společností mezinárodně vedoucí systémy, které zlepšují efektivitu krmení a snižují plýtvání:
♢Fishtalk-Kontrola AKVA Group (Norsko):
Inteligentní platforma pro správu krmení integrující monitorování dat, optimalizaci strategie krmení a snímání prostředí.
♢ Feedmaster od společnosti ETI Company (USA):
Pokročilý systém řízení krmení přizpůsobený pro přesnou akvakulturu.
♢Komicí roboty vyvinuté společností ArvoTec (Finsko):
Tyto roboty umožňují automatizované, programovatelné a druhově{0}}specifické krmení, což zvyšuje přesnost a efektivitu práce.
Vývoj diverzifikovaných modelů RAS pro ryby, krevety, řasy, měkkýše a mořské okurky
Čína již zavedla vyspělou a škálovatelnou technologii a systém vybavení RAS pro akvakulturu ryb a krevet.
Kromě toho byl proveden významný výzkum a průmyslová praxe v průmyslovém chovu mikrořas, měkkýšů a mořských okurek:
- nebo pěstování jednobuněčných řas, stejně jako produkce sazenic měkkýšů a mořských okurek, byl vyvinut vyspělý technologický systém RAS.
- TheÚstav oceánologie, Čínská akademie vědvyvinula uzavřenou-smyčku tubulárních fotobioreaktorů pro-kultivaci Haematococcus pluvialis ve velkém měřítku a zavedla kompletní procesní systém pro extrakci astaxanthinu z této řasy.
- Východočínská univerzita vědy a technologiepřijal "heterotrofním -ředěním-fotem vyvolaným kontinuálním kultivačním procesem" pro tovární-vysokohustotní{1}}kultivaci Chlorelly, která řeší problémy, jako je nízká hustota buněk, nízká rychlost růstu, nízká produktivita, vysoké náklady na sklizeň a nekonzistentní kvalita produktu, kterou lze pozorovat u tradičních fotoautotrofních metod.
Pro produkci sazenic měkkýšů a mořských okurek:
- Technologie jsou relativně vyspělé a byly aplikovány ve velkém měřítku.
- Odvětví však stále primárně využívá-průtokové modely továrního zemědělství s nízkou úrovní mechanizace a automatizace.
- Zůstává značný prostor pro zlepšení, pokud jde o modernizaci zařízení a modernizaci modelu hospodaření.
Mezinárodní problémy v průmyslu recirkulačního akvakulturního systému (RAS).
1. Vysoké stavební náklady a spotřeba energie jsou hlavními výzvami v modelech RAS
Podle souvisejícího výzkumu spotřebují tovární-systémy akvakultury více energie (elektřiny a paliva) a vyžadují vyšší stavební náklady ve srovnání s tradičními modely akvakultury. Tyto faktory představují největší výzvy pro udržitelný rozvoj RAS. Přestože RAS využívá intenzivní výrobní systémy, které významně snižují využívání vody a půdy, vysoká spotřeba energie zvyšuje provozní náklady a přispívá k potenciálním ekologickým a energetickým dopadům spojeným s využíváním fosilních paliv.
Pro dosažení ekonomické i environmentální udržitelnosti je nezbytné najít rovnováhu mezi spotřebou vody, vypouštěním odpadu, spotřebou energie a efektivitou výroby.
Proto výzkum technologií pro -úsporu energie a snižování emisí- v zařízeních RAS spolu s vývojem nových ekologických a účinných technologií a zařízení bude klíčovou oblastí zájmu budoucího rozvoje odvětví RAS.
2. Chorobné problémy brání zdravému rozvoji RAS
Propuknutí nemocí je jedním z nejkritičtějších faktorů ovlivňujících zdravý vývoj tovární{0}}akvakultury. Infekční lososí anémie (ISA), způsobená virem ISA, je závažné virové onemocnění. Jeho dopad vedl k prudkému poklesu produkce lososa atlantického v Chile v letech 2009–2010. Další významnou nemocí v celosvětovém chovu lososů je syndrom potěru pstruha duhového (RTFS), který způsobuje studenovodní bakterie Flavobacterium psychrophilum.
Tato gram-negativní bakterie způsobuje nekrózu sleziny, jater a ledvin infikovaných pstruhů duhových, což vede k anorexii a abnormálnímu plavání. Choroba má vysokou úmrtnost u lososího plůdku a má za následek každoroční významné ztráty.
V akvakultuře krevet jsou problémy s nemocemi ještě závažnější než ty, které postihují ryby. Mezi běžné choroby krevet patří White Spot Disease (WSD), Yellow Head Disease (YHD) a mnoho dalších. Tyto nemoci nadále trápí průmysl chovu krevet RAS a staly se hlavními překážkami pro jeho zdravý vývoj.
Vyhlídky: Směrem k efektivní, inteligentní a přesné akvakultuře
Efektivní, inteligentní a precizní zemědělství představuje klíčový směr budoucího zeleného rozvoje čínského odvětví akvakultury. Tento vývoj bude zahrnovat průlomy ve výzkumu a vývoji internetu věcí v oblasti akvakultury, inteligentních řídicích systémů, technologií velkých dat, robotiky a inteligentních zařízení integrovaných s recirkulačními systémy akvakultury (RAS) navrženými podle biologických charakteristik chovaných druhů.
Tyto pokroky společně usilují o vybudování pozemních -továrenských{1}}„bezpilotních“ inteligentních rybích farem.
S rychlým pokrokem senzorů pro monitorování kvality vody v domácnostech, inteligentního zpracování informací a platforem internetu věcí je aplikace inteligentních technologií v tovární-akvakultuře stále snadnější. Je však třeba zdůraznit, že skutečnou inteligentní akvakulturu lze realizovat pouze důkladným prostudováním a pochopením:
- fyziologické podmínky a charakteristiky chování pěstovaných druhů;
- jejich modely růstu a energetické rozpočty;
- dynamika kvality vody v procesu hospodaření;
- a mechanismy regulace životního prostředí.
Pouze na tomto základě můžeme efektivně integrovat-shromažďování a analýzu velkých dat založených na internetu věcí, abychom vytvořili systém řízení expertů na akvakulturu,-který kombinuje sledování zdraví a hodnocení kultivovaných organismů, řízení zemědělských procesů, kontrolu kvality vody a provoz zařízení. To bude nezbytné pro dosažení cílů inteligentní akvakultury.