Ein neues Modell der intensiven Kreislaufaquakultur
1.Einleitung:
Das moderne Modell der Kreislauf-Aquakultursysteme (RAS) zeichnet sich durch die Reinigung und Wiederverwendung von Aquakulturabwässern durch Wasseraufbereitungsanlagen aus. Es handelt sich um ein multidisziplinäres System, das Prinzipien aus der Zoologie, dem Maschinenbau, der Umwelttechnik, der Computersteuerungstechnik und dem Bauingenieurwesen integriert. Diese innovative Form der intensiven Aquakultur stellt die Konvergenz fortschrittlicher Technologie und nachhaltiger Praktiken dar.
2. Entwicklungsübersicht:
Der Aufstieg von RAS im Ausland
Das Konzept der fabrikbasierten Kreislaufaquakultur entstand in den 1960er Jahren in entwickelten europäischen Ländern. Seine grundlegenden Technologien stammten aus Binnenmeerenaquarien, intelligenten Aquariensystemen und Fischzuchtmodellen mit hoher -Dichteströmung-.
Die Entwicklung von RAS hat drei Hauptphasen durchlaufen: vor-die fabrikbasierte-Aquakultur und die industrialisierte Aquakultur. Heute haben viele Systeme dies erreichtMechanisierung, Automatisierung, Informatisierung und intelligentes ManagementDies markiert einen Übergang zum modernen wissenschaftlichen Fischereimanagement.
Vorangetrieben durch die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie ist RAS in mehreren europäischen und amerikanischen Ländern zu einer nationalen politischen Priorität und zu einem zentralen Schwerpunkt bei der nachhaltigen Entwicklung ihrer Aquakulturindustrien geworden.
Technische Merkmale und Artenvielfalt in Europa
Die frühe RAS-Entwicklung in Europa wurde vorangetrieben vonden Niederlanden und Dänemark, wobei der Schwerpunkt hauptsächlich auf Süßwasserarten wie Afrikanischer Wels, Forelle und Aal liegt:
♢Niederländische RAS-Systeme: Typischerweise im Innenbereich und mit geschlossenem -Kreislauf, optimiert für die Produktion afrikanischer Welse und Aale.
♢Dänische RAS-Systeme: Halb-geschlossene Freilandsysteme, die hauptsächlich für die Forellenzucht verwendet werden.
Mit der Weiterentwicklung der RAS-Technologien und der zunehmenden Aufmerksamkeit seitens Industrie und Regierung,die Vielfalt der landwirtschaftlich genutzten Artenhat sich erheblich erweitert. Derzeit werden in RAS häufig folgende Arten kultiviert:
Atlantischer Lachs, Tilapia, Aal, Forelle, Steinbutt, Afrikanischer Wels, Heilbutt und Garnelen -, insgesamt über ein Dutzend Sorten.
Bereitstellungsumfang und industrielle Integration
Ab 2014 mehr als360 RAS-basierte Aquakulturanlagenwar auf der ganzen Welt etabliert wordenVereinigte Staaten und Europa. Unter diesen,Norwegen und Kanadagelten als weltweit führende RAS-AnbieterLachszucht.
Von 1985 bis 2000 ist die Produktionskapazität eines typischen europäischen Bauernhofs für Lachsbrut (gemessen an der Biomasse) um etwa 10 % gestiegen20 Mal. In Schottland wird Lachs gebratenvon 1996 bis 2006 verdoppeltund erreicht eine Jahresproduktion von über150.000 Junglachse.
Große multinationale Aquakulturkonzerne inNordwesteuropa, Kanada und Chilehaben kontinuierlich kleinere Unternehmen übernommen und gegründetspezialisierte und vertikal integrierte Gruppen. Zum Beispiel Unternehmen inSchottland, Norwegen und die Niederlandejetzt ausrechnenüber 85 %der weltweiten Lachsproduktion.
Industrielle Reife und repräsentative Unternehmen
In Europa setzen immer mehr Unternehmen auf die geschlossene RAS-Technologie für die Setzlingsproduktion und den Vollzyklusanbau. Zu den repräsentativen Unternehmen gehören:
♢Bluewater Plattfischfarm (UK)
♢France Turbot SAS (Frankreich)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Deutschland)
Diese Unternehmen bewegen sich in Richtung Spezialisierung und groß angelegter Entwicklung und bilden nach und nach eine umfassende Industriekette, die Folgendes umfasst:
Geräteherstellung → Systemintegration → Kommerzieller Einsatz.
Diese industrielle Entwicklung hat eine solide Grundlage für die Globalisierung der Kreislaufaquakultur gelegtnachhaltig, hochtechnologisch und effizientFischzuchtmodell.
Aktueller Stand der Geräteentwicklung für zirkulierende Aquakultursysteme (RAS) im Ausland
1.Starke industrielle Grundlage für fortschrittliche RAS-Ausrüstung
Mithilfe ihrer hochentwickelten industriellen Infrastruktur haben ausländische Länder erhebliche Fortschritte bei der Forschung und Entwicklung von Schlüsselausrüstungen für Kreislaufaquakultursysteme (RAS) erzielt. Die Leistung und Zuverlässigkeit der wichtigsten landwirtschaftlichen Anlagen in diesen Ländern gehören zu den besten weltweit und unterstützen eine vollständige -Prozessautomatisierung und effiziente Systemintegration.
2. Führende internationale Hersteller von RAS-Geräten
Mehrere globale Unternehmen stehen an der Spitze der Herstellung von RAS-Anlagen und konzentrieren sich jeweils auf unterschiedliche Komponenten innerhalb der Aquakultur-Produktionskette:
♢AKVA Group (Norwegen):
Spezialisiert auf die Entwicklung und Produktion kompletter Aquakulturausrüstung für den gesamten Lebenszyklus - einschließlich Fischzucht, Aufzucht-, Ernte und Verarbeitung sowie großer-Offshore-Farmschiffe.
♢VAKI Aquakultursysteme (Island):
Konzentriert sich auf unterstützende Ausrüstung für landwirtschaftliche Betriebe, wie Fischpumpen, Sortiermaschinen und automatische Futterautomaten.
♢HYDROTECH (Schweden):
Bekannt für die Herstellung hochwertiger-Mikrosiebtrommelfilter-, die für die Wasseraufbereitung und die Beseitigung fester Abfälle in RAS-Anlagen von entscheidender Bedeutung sind.
3. Intelligente Fütterungssysteme an der globalen Spitze
Im Bereich der automatisierten Fütterungstechnik haben mehrere Unternehmen international führende Systeme entwickelt, die die Futtereffizienz verbessern und Abfall reduzieren:
♢Fishtalk-Kontrolle durch die AKVA Group (Norwegen):
Eine intelligente Fütterungsmanagementplattform, die Datenüberwachung, Optimierung der Fütterungsstrategie und Umweltsensorik integriert.
♢Feedmaster von ETI Company (USA):
Ein fortschrittliches Fütterungskontrollsystem, das auf die Präzisionsaquakultur zugeschnitten ist.
♢Fütterungsroboter entwickelt von ArvoTec (Finnland):
Diese Roboter ermöglichen eine automatisierte, programmierbare und artspezifische Fütterung und erhöhen so die Präzision und Arbeitseffizienz.
Entwicklung diversifizierter RAS-Modelle für Fische, Garnelen, Algen, Schalentiere und Seegurken
China hat bereits ein ausgereiftes und skalierbares RAS-Technologie- und Ausrüstungssystem für die Fisch- und Garnelenaquakultur etabliert.
Darüber hinaus wurden umfangreiche Forschungsarbeiten und industrielle Praxis in der Massentierhaltung von Mikroalgen, Schalentieren und Seegurken durchgeführt:
- oder der Kultivierung einzelliger Algen sowie der Produktion von Schalentieren und Seegurkensämlingen wurde ein ausgereiftes RAS-Technologiesystem entwickelt.
- DerInstitut für Ozeanologie, Chinesische Akademie der Wissenschaftenhat röhrenförmige Photobioreaktoren mit geschlossenem Kreislauf für die groß angelegte Kultivierung von Haematococcus pluvialis entwickelt und ein vollständiges Prozesssystem zur Extraktion von Astaxanthin aus dieser Alge etabliert.
- Ostchinesische Universität für Wissenschaft und Technologieverabschiedete ein „heterotropher-Verdünnung-photoinduzierter kontinuierlicher Kultivierungsprozess" für den fabrikmäßigen Anbau von Chlorella mit hoher-Dichte, um Probleme wie niedrige Zelldichte, schlechte Wachstumsrate, geringe Produktivität, hohe Erntekosten und inkonsistente Produktqualität zu lösen, die bei herkömmlichen photoautotrophen Methoden auftreten.
Für die Produktion von Schalentieren und Seegurkensämlingen:
- Die Technologien sind relativ ausgereift und wurden in großem Maßstab eingesetzt.
- Allerdings setzt die Branche immer noch hauptsächlich auf Flow-{0}durchgehende Massentierhaltungsmodelle mit geringem Grad an Mechanisierung und Automatisierung.
- Im Hinblick auf die Modernisierung der Anlagen und die Modernisierung des Landwirtschaftsmodells besteht noch erheblicher Verbesserungsbedarf.
Internationale Probleme in der Branche der Kreislaufaquakultursysteme (RAS).
1. Hohe Baukosten und Energieverbrauch sind große Herausforderungen bei RAS-Modellen
Entsprechenden Untersuchungen zufolge verbrauchen fabrikbasierte Aquakultursysteme im Vergleich zu herkömmlichen Aquakulturmodellen mehr Energie (Strom und Treibstoff) und verursachen höhere Baukosten. Diese Faktoren stellen die größten Herausforderungen für die nachhaltige Entwicklung von RAS dar. Obwohl RAS intensive Produktionssysteme einsetzt, die den Wasser- und Landverbrauch erheblich reduzieren, erhöht der hohe Energieverbrauch die Betriebskosten und trägt zu den potenziellen Umwelt- und Energieauswirkungen bei, die mit der Nutzung fossiler Brennstoffe verbunden sind.
Um sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Nachhaltigkeit zu erreichen, ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen Wasserverbrauch, Abfallentsorgung, Energieverbrauch und Produktionseffizienz zu finden.
Daher wird die Forschung zu Energiespar- und Emissionsreduzierungstechnologien in RAS-Einrichtungen zusammen mit der Entwicklung umweltfreundlicher und effizienter neuer Technologien und Geräte ein zentraler Schwerpunkt für die zukünftige Weiterentwicklung der RAS-Branche sein.
2. Krankheitsprobleme behindern die gesunde Entwicklung von RAS
Krankheitsausbrüche sind einer der kritischsten Faktoren, die die gesunde Entwicklung der fabrikbasierten Aquakultur beeinträchtigen. Die durch das ISA-Virus verursachte infektiöse Lachsanämie (ISA) ist eine schwere Viruserkrankung. Seine Auswirkungen führten zwischen 2009 und 2010 zu einem starken Rückgang der atlantischen Lachsproduktion in Chile. Eine weitere große Krankheit in der weltweiten Lachszucht ist das Rainbow Trout Fry Syndrome (RTFS), das durch das Kaltwasserbakterium Flavobacterium psychrophilum verursacht wird.
Dieses gramnegative Bakterium verursacht Nekrose in Milz, Leber und Nieren infizierter Regenbogenforellen, was zu Appetitlosigkeit und abnormalem Schwimmverhalten führt. Die Krankheit hat eine hohe Sterblichkeitsrate bei Lachsbrut und führt jährlich zu erheblichen Verlusten.
In der Garnelen-Aquakultur sind die Krankheitsprobleme sogar noch schwerwiegender als bei Fischen. Zu den häufigsten Garnelenkrankheiten gehören die Weißfleckenkrankheit (WSD), die Gelbkopfkrankheit (YHD) und viele andere. Diese Krankheiten bereiten der RAS-Garnelenzuchtindustrie weiterhin Probleme und sind zu großen Hindernissen für ihre gesunde Entwicklung geworden.
Perspektiven: Auf dem Weg zu einer effizienten, intelligenten und präzisen Aquakultur
Effiziente, intelligente und präzise Landwirtschaft stellt eine Schlüsselrichtung für die zukünftige grüne Entwicklung der chinesischen Aquakulturindustrie dar. Diese Entwicklung wird Durchbrüche in der Forschung und Entwicklung von Aquakultur-IoT, intelligenten Steuerungssystemen, Big-Data-Technologien, Robotik und intelligenter Ausrüstung beinhalten, integriert in Kreislauf-Aquakultursysteme (RAS), die entsprechend den biologischen Eigenschaften kultivierter Arten konzipiert sind.
Zusammengenommen zielen diese Fortschritte darauf ab, landbasierte, fabrikmäßige- „unbemannte“ intelligente Fischfarmen zu errichten.
Mit dem rasanten Fortschritt von Sensoren zur Überwachung der Wasserqualität im Haushalt, intelligenter Informationsverarbeitung und IoT-Plattformen wird die Anwendung intelligenter Technologien in der fabrikbasierten Aquakultur zunehmend möglich. Es muss jedoch betont werden, dass eine wirklich intelligente Aquakultur nur verwirklicht werden kann, wenn man zunächst Folgendes gründlich studiert und versteht:
- die physiologischen Bedingungen und Verhaltensmerkmale der Kulturarten;
- ihre Wachstumsmuster und Energiebudgets;
- die Dynamik der Wasserqualität im landwirtschaftlichen Prozess;
- und die Mechanismen der Umweltregulierung.
Nur auf dieser Grundlage können wir IoT--basierte Big-Data-Erfassung und -Analyse effektiv integrieren, um ein Aquakultur-Expertenmanagementsystem- aufzubauen, das Gesundheitsüberwachung und Bewertung von Kulturorganismen, Management von landwirtschaftlichen Prozessen, Wasserqualitätskontrolle und Gerätebetrieb kombiniert. Dies wird für das Erreichen der Ziele einer intelligenten Aquakultur von entscheidender Bedeutung sein.