Новая модель интенсивной рециркуляционной аквакультуры
1.Введение:
Современная модель оборотных систем аквакультуры (УЗВ) характеризуется очисткой и повторным использованием сточных вод аквакультуры с помощью водоочистного оборудования. Это междисциплинарная система, объединяющая принципы зоологии, машиностроения, экологической инженерии, технологий компьютерного управления и гражданского строительства. Эта инновационная форма интенсивной аквакультуры представляет собой сочетание передовых технологий и устойчивых практик.
2. Обзор развития:
Возникновение РАН в зарубежных странах
Концепция заводской-рециркуляционной аквакультуры зародилась в 1960-х годах в развитых европейских странах. Ее основополагающие технологии возникли на основе внутренних морских аквариумов, интеллектуальных аквариумных систем и моделей рыбоводства с высокой-плотностью потока-.
Развитие УЗВ прошло три основных этапа: до-доиндустриальная, фабричная-аквакультура и индустриальная аквакультура. Сегодня многие системы достиглимеханизация, автоматизация, информатизация и интеллектуальное управление, знаменуя переход к современному научному управлению рыболовством.
Благодаря реализации Рамочной директивы ЕС по воде, УЗВ стала приоритетом национальной политики в ряде европейских и американских стран, а также ключевым направлением устойчивого развития их отраслей аквакультуры.
Технические особенности и видовое разнообразие в Европе
Раннее развитие РАН в Европе было инициированоНидерланды и Дания, уделяя особое внимание пресноводным видам, таким как африканский сом, форель и угорь:
♢Голландские системы RAS: обычно закрытое помещение с замкнутым-циклом, оптимизированное для производства африканского сома и угря.
♢Датские системы СКС: Полу-закрытые уличные системы, в основном используемые для выращивания форели.
С развитием технологий УЗВ и растущим вниманием со стороны промышленности и правительства,разнообразие выращиваемых видовзначительно расширился. В настоящее время к распространенным видам, культивируемым в УЗВ, относятся:
Атлантический лосось, тилапия, угорь, форель, тюрбо, африканский сом, палтус и креветки -, всего более дюжины разновидностей.
Масштаб развертывания и промышленная интеграция
По состоянию на 2014 год более360 объектов аквакультуры-на базе УЗВбыли созданы по всейСША и Европа. Среди нихНорвегия и Канадапризнаны мировыми лидерами в области РАН поразведение лосося.
С 1985 по 2000 год мощность типичной европейской фермы по производству мальков лосося (в пересчете на биомассу) увеличилась примерно20 раз. В Шотландии производство мальков лососяудвоилось с 1996 по 2006 год, достигнув годовой производительности более150 000 молоди лосося.
Крупные транснациональные корпорации аквакультуры вСеверо-Западная Европа, Канада и Чилипостоянно приобретали более мелкие предприятия, образуяспециализированные и вертикально интегрированные группы. Например, компании вШотландия, Норвегия и Нидерландытеперь приходитсяболее 85%мирового производства лосося.
Промышленная зрелость и представительские предприятия
В Европе все больше компаний внедряют закрытую технологию УЗВ для производства рассады и выращивания растений полного-цикла. Представительские предприятия включают в себя:
♢Ферма по выращиванию камбалы Bluewater (Великобритания)
♢Франция Турбо SAS (Франция)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Германия)
Эти компании движутся к специализации и масштабному-развитию, постепенно формируя комплексную производственную цепочку, охватывающую:
Производство оборудования → Системная интеграция → Коммерческое внедрение.
Эта промышленная эволюция заложила прочную основу для глобализации оборотной аквакультуры какэкологичный, высокотехнологичный и эффективныймодель рыбоводства.
Текущее состояние разработки оборудования систем замкнутой аквакультуры (УЗВ) за рубежом
1. Прочный промышленный фундамент, позволяющий использовать современное оборудование RAS.
Опираясь на свою высокоразвитую промышленную инфраструктуру, зарубежные страны добились значительных успехов в исследованиях и разработках ключевого оборудования для систем оборотного аквакультуры (УЗВ). Производительность и надежность основных сельскохозяйственных предприятий в этих странах являются одними из лучших в мире, обеспечивая полную-автоматизацию процессов и эффективную системную интеграцию.
2. Ведущие международные производители оборудования УЗВ
Несколько глобальных компаний находятся в авангарде производства оборудования для УЗВ, каждая из которых специализируется на различных компонентах производственной цепочки аквакультуры:
♢Группа компаний АКВА (Норвегия):
Специализируется на разработке и производстве комплексного оборудования для аквакультуры на протяжении всего жизненного цикла -, включая разведение,-выращивание, сбор и переработку рыбы, а также крупномасштабных-судов для морского ведения сельского хозяйства.
♢VAKI Aquacultural Systems (Исландия):
Основное внимание уделяется вспомогательному оборудованию для сельскохозяйственных операций, такому как рыбонасосы, сортировочные машины и автоматические кормушки.
♢HYDROTECH (Швеция):
Известна производством высококачественных-микро-барабанных фильтров, которые играют решающую роль в очистке воды и удалении твердых отходов в установках RAS.
3. Интеллектуальные системы кормления на переднем крае мира
В области автоматизированных технологий кормления несколько компаний разработали ведущие в мире системы, которые повышают эффективность кормления и сокращают отходы:
♢Fishtalk-Контроль со стороны AKVA Group (Норвегия):
Интеллектуальная платформа управления кормлением, объединяющая мониторинг данных, оптимизацию стратегии кормления и отслеживание окружающей среды.
♢Feedmaster от компании ETI (США):
Усовершенствованная система контроля кормления, специально разработанная для точной аквакультуры.
♢Кормящие роботы разработки ArvoTec (Финляндия):
Эти роботы обеспечивают автоматизированное, программируемое и-специфическое кормление, повышая точность и эффективность труда.
Разработка диверсифицированных моделей УЗВ для рыбы, креветок, водорослей, моллюсков и морских огурцов
В Китае уже создана зрелая и масштабируемая система технологий и оборудования УЗВ для аквакультуры рыбы и креветок.
Кроме того, проведены значительные исследования и производственная практика в области промышленного выращивания микроводорослей, моллюсков и трепангов:
- или выращивание одноклеточных водорослей, а также производство рассады моллюсков и трепанга, была разработана зрелая технологическая система УЗВ.
- Институт океанологии Китайской академии наукразработала-трубчатые фотобиореакторы с замкнутым контуром для крупномасштабного-выращивания Haematococcus pluvialis и создала комплексную технологическую систему для извлечения астаксантина из этих водорослей.
- Восточно-Китайский университет науки и технологийпринял "гетеротрофный-разбавление-фотоиндуцированный процесс непрерывного культивирования" для фабричного-выращивания хлореллы в-масштабе с высокой плотностью, что позволяет решить такие проблемы, как низкая плотность клеток, низкая скорость роста, низкая продуктивность, высокие затраты на сбор урожая и нестабильное качество продукции, наблюдаемое при традиционных фотоавтотрофных методах.
Для производства рассады моллюсков и трепанга:
- Технологии относительно зрелы и применяются в больших масштабах.
- Однако в отрасли по-прежнему в основном используются поточные-модели промышленного земледелия с низким уровнем механизации и автоматизации.
- Остаются значительные возможности для улучшения в плане модернизации предприятий и модернизации моделей ведения сельского хозяйства.
Международные проблемы в отрасли систем оборотной аквакультуры (УЗВ)
1.Высокие затраты на строительство и энергопотребление являются основными проблемами моделей УЗВ.
Согласно соответствующим исследованиям, фабричные-системы аквакультуры потребляют больше энергии (электричества и топлива) и требуют более высоких затрат на строительство по сравнению с традиционными моделями аквакультуры. Эти факторы создают наибольшие проблемы для устойчивого развития РАН. Хотя УЗВ применяет интенсивные производственные системы, которые значительно сокращают использование воды и земли, высокое потребление энергии увеличивает эксплуатационные расходы и способствует потенциальным экологическим и энергетическим воздействиям, связанным с использованием ископаемого топлива.
Для достижения как экономической, так и экологической устойчивости важно найти баланс между использованием воды, сбросом отходов, потреблением энергии и эффективностью производства.
Поэтому исследования в области технологий-сбережения и сокращения выбросов-на объектах УЗВ, а также разработка экологически чистых и эффективных новых технологий и оборудования станут ключевым направлением будущего развития отрасли УЗВ.
2. Проблемы с болезнями мешают здоровому развитию РАС.
Вспышки заболеваний — один из наиболее важных факторов, влияющих на здоровое развитие промышленной-аквакультуры. Инфекционная анемия лосося (ISA), вызываемая вирусом ISA, является тяжелым вирусным заболеванием. Его воздействие привело к резкому сокращению производства атлантического лосося в Чили в 2009–2010 годах. Еще одним серьезным заболеванием в мировом разведении лосося является синдром мальков радужной форели (RTFS), вызываемый бактерией холодной-воды Flavobacterium psychrophilum.
Эта грамотрицательная бактерия вызывает некроз селезенки, печени и почек зараженной радужной форели, что приводит к анорексии и аномальному поведению при плавании. Заболевание имеет высокий уровень смертности молоди лосося и ежегодно приводит к значительным потерям.
В аквакультуре креветок проблемы с болезнями еще более серьезны, чем те, которые поражают рыбу. Распространенные заболевания креветок включают болезнь белых пятен (WSD), болезнь желтой головы (YHD) и многие другие. Эти заболевания продолжают беспокоить индустрию выращивания креветок в РАН и стали серьезным препятствием на пути ее здорового развития.
Перспективы: на пути к эффективной, интеллектуальной и точной аквакультуре
Эффективное, интеллектуальное и точное земледелие представляет собой ключевое направление будущего «зеленого» развития индустрии аквакультуры Китая. Эта эволюция будет включать в себя прорывы в исследованиях и разработках в области Интернета вещей для аквакультуры, интеллектуальных систем управления, технологий больших данных, робототехники и интеллектуального оборудования, интегрированного с рециркуляционными системами аквакультуры (УЗВ), разработанными с учетом биологических характеристик выращиваемых видов.
В совокупности эти достижения направлены на создание наземных-фабрик-интеллектуальных "беспилотных" рыбных ферм.
Благодаря быстрому развитию бытовых датчиков контроля качества воды, интеллектуальной обработки информации и платформ Интернета вещей применение интеллектуальных технологий в промышленной-аквакультуре становится все более возможным. Однако следует подчеркнуть, что настоящая интеллектуальная аквакультура может быть реализована только путем тщательного изучения и понимания:
- физиологические условия и поведенческие особенности выращиваемых видов;
- модели их роста и энергетические бюджеты;
- динамика качества воды в процессе земледелия;
- и механизмы экологического регулирования.
Только на этой основе мы сможем эффективно интегрировать сбор и анализ больших данных на основе Интернета вещей-для создания экспертной системы управления аквакультурой,-которая сочетает в себе мониторинг состояния здоровья и оценку культивируемых организмов, управление сельскохозяйственными процессами, контроль качества воды и эксплуатацию оборудования. Это будет иметь важное значение для достижения целей «умной» аквакультуры.