Доктор Марк Пауэлл, генеральный директор Marineholmen RASLab, обсуждает, как повышение ценности сточных вод и осадка в результате рециркуляции систем аквакультуры может привести к более устойчивому будущему.
Наземное выращивание рыбы пропагандируется как устойчивое будущее для интенсивных систем аквакультуры, во многом благодаря сокращению ее площади, низкому водопользованию, контролируемым условиям окружающей среды и низкому воздействию паразитов и болезней. Однако это связано с затратами, которые в первую очередь связаны с использованием энергии, что приводит к увеличению себестоимости продукции.
Было высказано предположение, что оценка наземного производства атлантического лосося в системах рециркуляции аквакультуры (RAS) составляет примерно 7 кВтч/кг произведенной рыбы с предполагаемым углеродным следом 0,114 кг эквивалента CO2/кВтч. Это значение может значительно различаться у разных видов и в зависимости от того, насколько интенсивна добыча. Тем не менее, выращивание РСБУ обходится недешево, но выгоды высоки при производстве видов с высокой рыночной стоимостью.
Концентрация нитратов в сточных водах
Основными продуктами аквакультуры RAS, помимо CO2 (который обычно дегазируется из системы RAS) и биомассы рыбы, являются сточные воды и ил с высоким содержанием питательных веществ. Первый обогащен высоким содержанием нитратов – конечной точки нитрификации. Обычно именно концентрация нитратов в конечном итоге определяет скорость водообмена в интенсивной системе аквакультуры RAS, при условии, что не используется активный процесс денитрификации.
В системах, использующих такой ‘нулевой водообмен’, нитрат анаэробно превращается в газ N2, что снижает потребность в водообмене в системе RAS. Несмотря на относительно недавнюю коммерческую разработку, эти системы становятся все более распространенными. В традиционной системе РАС уровни нитратов можно варьировать, хотя уровни 150 мг/л и более не являются редкостью. Это представляет собой сточные воды с высоким содержанием питательных веществ, которые можно использовать в дальнейшем.
Более традиционные подходы показали, что пресноводные сточные воды RAS используются либо в аквапонике открытого контура (где вода используется для садоводства, а затем сбрасывается), либо в замкнутом контуре (где вода рециркулируется в процесс производства рыбы). При этом растения (обычно в садоводческих условиях, таких как листовые овощи или травы) выращивают с использованием воды, обогащенной нитратами. Солоноватая вода представляет собой проблему с повышенным уровнем соли в сточных водах. Культура солеустойчивых растений или макроводорослей предлагает решение, которое в настоящее время находится в стадии разработки.
Другой альтернативой является выращивание микроводорослей в фотобиореакторах, связанных с системами аквакультуры RAS. В Marineholmen RASLab совместно с ее исследовательским партнером NORCE исследуются испытания и прототипирование комбинированного производства смолта атлантического лосося на основе RAS в сочетании с производством микроводорослей.
Шлам
Компонент твердых отходов (состоящий в основном из фекалий рыб и несъеденных кормов) называется ‘sluad’. Обычно эти отходы собираются либо в результате седиментации, либо из барабанного фильтра или аналогичного фильтрующего устройства и выгружаются из системы аквакультуры RAS для сбора в резервуар для хранения, откуда они удаляются. Этот материал, обладающий высоким содержанием энергии и содержащий большое количество непереваренного и неабсорбированного фосфора, является ценным ресурсом для дальнейшей переработки.
Традиционно ил мог использоваться для обогащения почвы или внесения удобрений в сельскохозяйственных целях. Однако в последнее время считается, что он обладает потенциалом для производства биогаза. В сотрудничестве с NORCE, Clara Venture Labs и Бергенским университетом RASLab в рамках проекта, известного как ‘Sludge Appraisal – Разработка устойчивой цепочки создания стоимости от резервуара до продукта’ (Slam-Dunk), изучает производство биогаза. посредством ферментации осадка и культивирования бактерий а также пиролиз твердого материала с использованием микроволн для получения газа (синтез-газа).
Полученный газ в результате этих процессов затем можно использовать для получения энергии или очистить для использования в топливных элементах. Результаты показывают, что разный состав осадка на разных стадиях производства атлантического лосося дает разные потенциальные продукты для дальнейшего развития биосинтетического газа и потенциальных продуктов. Однако ожидается, что дальнейшее развитие этих процессов приведет к повышению ценности отходов и, таким образом, повысит чистую устойчивость всей цепочки создания стоимости производства атлантического лосося.
Устойчивое будущее систем аквакультуры
Хотя дальнейшее развитие потоков отходов как ценных ресурсов в системах аквакультуры находится в зачаточном состоянии, оно указывает на более устойчивое будущее и максимизирует чистую стоимость, которую можно получить от наземного рыбоводства, в конечном итоге увеличивая чистую стоимость единицы энергии, затрачиваемой на интенсивную рыбу. производство.
Еще одной интересной возможностью является концепция использования рыбных отходов для потенциального производства кормов для рыб для последующих поколений либо за счет производства бактериальной биомассы, либо за счет производства водорослей или других белков (например, личинок насекомых). Однако в настоящее время это чревато законодательными проблемами, пока не будет доказана безопасность этих потенциальных кормовых ингредиентов. Однако после преодоления циркуляризация аквакультуры подчеркнет потенциал этой голубой экономики. Тем временем производство микроводорослей и производство биосинтетического газа предлагают важные решения для богатых питательными веществами отходов наземного сельского хозяйства – еще один способ, с помощью которого Marineholmen RASLab ‘внедряет инновации в будущее аквакультуры’.
