av Rob J Davies, Huvudsaklig vattenbrukskonsult och chef för RAS-projekt på Aqua Biotech Group, Malta

För att överleva måste du anpassa dig och utvecklas. När behovet av landbaserade fiskodlingar och forskningscentra växer, det gör också behovet av att främja utformningen och effektiviteten av sådana anläggningar och minska driftskostnaderna för att förbättra den långsiktiga genomförbarheten. För att göra detta, nya tekniska framsteg måste testas innan de implementeras i ett recirkulerande vattenbrukssystem (RAS), vilket gör det nödvändigt att ha ett FoU-center.

Dessutom, de nyare anläggningarna måste se påtagliga fördelar från dessa senaste framsteg; ju mer du bygger, desto effektivare och lägre bör driftskostnaderna vara. Att replikera samma design om och om igen är ett recept på misslyckande.

Ett urval av dessa nya teknologier, i kombination med de redan etablerade, har möjliggjort snabba framsteg inom RAS-design under de senaste åren. Användningen av mikrodosering av syre och ozon med hjälp av redox- och DO-sonder i systemet har möjliggjort en avsevärd minskning av driftskostnaderna för dessa dyra gaser.

Implementeringen av nano-bubbla-teknik (inte att förväxla med mikrobubbla), där övermättat syre förblir i vattnet längre utan avgasning, betyder att inte bara insprutningseffektiviteten för denna gas har förbättrats och är förhöjd över maximal mättnad, men dess sekundära effekter av partiell sterilisering av vatten (minska bakterier och patogener) och sänka dess densitet (vilket hjälper till att minska pumpkostnaderna), har lagt till fler fördelar till den totala driftseffektiviteten. Slutligen, användningen av ozoniserat proteinskum i både hav och sötvatten, kan inte underskattas. Fördelarna med denna teknik finns på flera fronter:

• Ta bort mikropartiklar- (mycket utöver kapaciteten hos trumfilter med låga mikronmaskor), förbättra vattnets klarhet, gasöverföringseffektivitet, syn på foder och aptit, samtidigt som gälirritation och risk för vätesulfidförgiftning från överskott av fasta ämnen i systemet minskas
• Konstant partiell sterilisering av systemet - Minska skadliga bakteriekolonier och patogener, och olika livsstadier för vissa parasiter
• Fiskstressreducering - Speciellt i hanteringssituationer, vilket förbättrar aptiten vid återupptagande av normala operationer och förbättrar den allmänna hälsan
• Minskad heterotrofisk konkurrens i biofiltret - Öka dess effektivitet, samtidigt som den delvis direkt reducerar ammoniak och nitrit med användning av låga halter av ozon
• Ökad avgasning av CO2- Speciellt med användning av skummare av kaskadtyp som kombinerade skumningsprocessen med avgasning, och ökade syrenivåer i systemet när ozonet återgår till syre

Trots dessa operativa fördelar, realiserats genom användning av ozoniserat proteinskumning, det finns fortfarande RAS-anläggningar som byggs utan denna teknik. Enligt min erfarenhet, detta beror främst på bristen på att ha intern FoU-kapacitet (där arbete med och testning av dessa tekniker uppmuntrar utvecklingen av hela RAS-designen), samt de ökade investeringarna i projektet med deras införande.

Dock, när de väl är implementerade i en anläggning, besparingarna och fördelarna på den operativa sidan uppväger vida den initiala kostnaden. Det finns många nya RAS-anläggningar som inte kan uppnå en bra vattenkvalitet och klarhet på grund av detta och som därför inte når sina produktionsmål.

Skotsk laxkläckeri

En fallstudie av en anläggning som har inkluderat så avancerad teknik och som är extremt driftseffektiv, är det nya laxkläckeri och forskningsanläggning som nyligen byggts för University of Stirling i Skottland. De 240, 000 fiskkläckerier kommer att producera helt rent, pålitligt och robust bestånd av lax som inte utmanas av yttre parasiter och inte lider av lågnivåsjukdomsproblem, som kommer att validera riktigheten och tillförlitligheten av deras forskning.

Alastair McPhee, chefen för vattenbruksanläggningen, sa att systemen "...förbättrar det långsiktiga värdet av våra forskningsresultat och eventuellt förhindrar att försök måste upprepas för att testa viktiga slutsatser...Vår design är kommersiellt relevant, med införandet av specialfunktioner som helt och hållet drivs av våra forskningskrav”.

Han tillägger att "Vårt system, till exempel, kommer att tillåta oss att återvinna allt foder som inte konsumeras och samla in eventuellt avfall som skapas, som båda är väsentliga faktorer när man genomför kostförsök.'

Intagsbehandlingssystemet har utformats för att filtrera ett relativt stort antal suspenderade ämnen och tanniner i vattnet, förvandla den från en brun, lerigt utseende till nästan perfekt klarhet. Detta uppnås genom användning av mikrodosering av ozon genom en kaskadproteinskummare för sötvatten, styrs automatiskt med en redoxsond som mäter ozonnivån vid den högsta mättnadspunkten. Systemet är även utrustat med avgasning, UV-sterilisering och en sekundär redoxsond som ytterligare behandlings- och säkerhetsfunktioner.

Användningen av ozon, proteinskumning och UV med inkommande vatten av så låg kvalitet, visar omfattningen av den rengöringsförmåga som denna behandlingsprocess kan ha, även i sötvatten.

Ägginkubationsrummet förses med påfyllningsvatten filtrerat till en mikron och den omgivande lufttemperaturen kontrolleras så att den stämmer överens med vattentemperaturen. De specialbyggda inkubationsbrickorna matas individuellt så att vart och ett av äggen får en enhetlig mängd syre och nytt vatten, tillhandahålla den bästa miljön för att producera hälsosamma, robust yngel.

De 24 tankarna i det växande systemet är utrustade med full kontroll av miljö- och övervakningssystem, inklusive sådana funktioner som fotoperiod och temperaturmanipulation, samt mikrodosering av syre och ozon, ozonerad proteinskumning på låg nivå, koldioxidövervakning och avgasning, och fullständig individuell utfodringskontroll och uppsamling av pellets/avföring.

Vattnet är klart, med effektivt avlägsnande av makro- och mikropartiklar och konstant partiell sterilisering. Den höga filtreringsgraden är tydlig i det överflöd av brunt skum som produceras av det ozonerade proteinskummet och slam från trumfiltrets utlopp.

Designegenskaperna för denna anläggning och de minimala driftskostnaderna som framgår av den låga strömförbrukningen för den enda pumppunkten i systemet, visa vad som är möjligt att åstadkomma i ett riktigt modernt och avancerat RAS med progressiv design. Om denna effektiva användning av syre, ozon och kraft skulle användas i storskaliga fiskodlingskonstruktioner för nya anläggningar, deras driftskostnader skulle hållas till ett minimum och RAS genomförbarheten för postsmoltlax och andra arter skulle öka.

Framtiden för RAS

Många fel i RAS-anläggningar under de senaste 20-30 åren har sina rötter inte bara i deras grundläggande designbegränsningar, driftskostnader och brist på ledning med rätt RAS-erfarenhet, men också i sin ekonomiska plan och produktionsmålet. Jag har nyligen besökt flera storskaliga RAS-farmar över hela Europa och har ännu inte sett en med vattenkvalitet och klarhet som är tillräckligt bra för att ge optimala tillväxtförhållanden för att producera frisk fisk.

Många av de nya havsvattenanläggningarna för postsmolt använder fortfarande inte syre, ozon, proteinskumning och pumpkraft på det mest effektiva sättet, utan använd istället en gammal design med material och utrustning av understandard kvalitet som förbrukar en stor mängd ström, med resultatet höga driftskostnader, men låga design- och byggkostnader.

Resultatet är att anläggningen inte kan producera det förväntade tonnaget eller antalet förväntade mängder eftersom den suboptimala vattenkvaliteten hämmar fiskens tillväxt. Detta, tillsammans med de höga drifts- och underhållskostnaderna, innebär att gårdarna sannolikt kommer att misslyckas med att uppfylla sina beräknade ekonomi.

Inom en snar framtid, detta tillvägagångssätt måste förändras för att säkerställa hållbar jordbruksverksamhet. Den ständiga utvecklingen och testningen av ny teknik och inkludering i modern storskalig RAS är av största vikt för att minska driftskostnaderna och ge fisken verkligt optimala förhållanden, för att uppnå maximal tillväxtpotential och uppfylla gårdens ekonomiska prognoser.

Som före detta storskalig RAS-chef för havsvatten, Jag har upplevt dessa komplikationer från första hand, men under de senaste 10 åren har jag sett att tekniken för att producera en riktigt väldesignad RAS-farm med låga driftskostnader och god vattenkvalitet för närvarande existerar (vilket framgår av det nya laxkläckeriet och forskningsanläggningen för University of Stirling).

Det behöver bara implementeras av potentiella RAS-gårdsägare, att välja att investera i en anläggning som innehåller den senaste tekniken och som kommer att ge de lägsta driftskostnaderna – till skillnad från den lägsta kapitalinvesteringen med ouppnåeliga produktionsmål och ouppnåeliga ekonomiska prognoser.