Många tänker på fiskodling som kassar i havet eller dammar på landsbygden. I verkligheten liknar några av världens mest avancerade fiskodlingar mer reningsverk, livsmedelsfabriker - eller till och med livsuppehållande system för rymdfarkoster.
I grunden är ett recirkulerande akvakultursystem (RAS) förvånansvärt enkelt att förstå. Tänk på ett hemakvarium: fisken simmar i tanken och producerar avfall. Oätet foder och fekalier samlas. Ett filter tar bort partiklar och nyttiga bakterier omvandlar giftig ammoniak till mindre skadliga föreningar. Luftstenar tillför syre, och då och då byts vatten.
En RAS-anläggning följer exakt samma principer, bara i mycket större skala. I stället för 200 liter kan en kommersiell farm innehålla miljontals liter vatten och tusentals ton fisk. Stora filter, biofilter, syregeneratorer och styrsystem håller vattenkvaliteten så att samma vatten kan återanvändas om och om igen. I en traditionell odling används vattnet en gång och släpps ut. I RAS blir vattnet en värdefull resurs som renas, återvinns och återanvänds.
Varför återanvända vatten?
Fisken förbrukar inte vatten. Den lever i det. Utmaningen är att hålla vattnet tillräckligt rent för att fisken ska trivas. Varje kilogram foder som tillsätts i en tank blir till slut: fiskillväxt, koldioxid, ammoniak, suspenderade partiklar och lösta näringsämnen. Ett RAS tar kontinuerligt bort eller omvandlar dessa restprodukter så att vattnet kan återgå till tankarna. Resultatet är att moderna RAS-farmar kan återanvända mer än 95 procent - och i vissa fall mer än 99 procent - av vattnet, med mycket god miljömässig kontroll.
Typiskt vattenflöde
Fisktankar
↓
Mekanisk filtrering
(trumfilter / skivfilter)
↓
Biofilter
(MBBR, fastbädd, biosandfilter,
MBR, algproducerande enhet / fotobioreaktor)
↓
CO2-avdrivning
(degasser)
↓
Syretillsats
(syrekon / LHO, luftare,
trickling filter m.m.)
↓
Mikrobiologisk kontroll / sterilisering
(UV, ozon m.m.)
↓
Pump
↓
Åter till fisktankar
+
Liten make-up-ström
&
effluentrening
Enkel RAS (easy RAS)
Alla RAS är inte lika. De enklaste systemen används ofta i kläckerier, forskningsanläggningar eller små farmar. De kan byta 10-30 procent av vattnet per dag och förlitar sig kraftigt på inkommande färskvatten.
- Relativt enkel drift
- Lägre investeringskostnad
- Hög säkerhetsmarginal
- Enklare ledning
- Högre vattenförbrukning
Många små öringkläckerier och forskningsstationer fungerar så. Tänk dig ett stort akvarium med en generös genomströmningskomponent.
Måttlig RAS (moderate RAS)
Här befinner sig stora delar av dagens kommersiella RAS-industri. Vattenåteranvändningen ligger typiskt på 90-98 procent. Dessa farmar inkluderar trumfilter, biofilter, degassers, syresystem och avancerad övervakning.
- Kraftigt minskad vattenanvändning
- Förbättrad biosäkerhet
- Bättre miljökontroll
- Skalbar kommersiell produktion
De flesta moderna landbaserade anläggningar för lax, regnbåge, röding, ål och stör hamnar i den här kategorin. För många arter och lägen ger balansen bäst kombination av ekonomi, prestanda och driftsäkerhet.
Avancerad RAS (advanced RAS)
När återanvändningen ökar blir ingenjörskonsten mer krävande. Över ungefär 99 procent återanvändning blir nästan allt som ackumuleras i vattnet viktigt: koldioxid, finpartiklar, kväveföreningar, lösta organiska ämnen, salter, mikrobiella populationer och spårämnen. Systemet beter sig mindre som en "fiskodling" och mer som ett industriellt ekosystem.
Ytterligare teknik kan omfatta ozon, skumfraktionering (foam fractionation), membranfiltrering, avancerad oxidation, näringsåtervinning, CO2-styrning och automatiserad vattenkemi. Sådana anläggningar kan producera mycket stora mängder fisk med förvånansvärt lite färskvatten.
Mot slutna kretslopp
Framtiden kan driva RAS ännu längre. I stället för att se avfall som ett problem kan varje utström bli en resurs - till exempel foder till alger, kräftdjur och omnivora fiskar, medan näring återförs i systemet. Sjögräs och kelp kan bli en del av kretsloppet. Sådana system börjar likna naturliga ekosystem där näring flödar genom flera organismer i stället för att släppas ut. Se även avsnittet om cirkulära livsmedelsekosystem under framtidens akvakultur.
Fisk
⬇
Näring & organiskt material
⬇
Algodling
⬇
Räkor, sötvattensräkor & kräftdjur
⬇
Omnivora fiskar (karp, tilapia)
⬇
Rovfiskar (lax, regnbåge)
⬇
Näring återvinns till systemet
Varför biosäkerhet spelar roll
En stor fördel med landbaserad RAS är biosäkerhet. I kassar exponeras fisk för parasiter, sjukdomsorganismer, skadliga alger, stormar, predatorer och rymningsrisk. I en RAS-anläggning kan vattenförhållanden styras tätt och externa biologiska hot minskas kraftigt. Den kontrollnivån är en viktig orsak till att landbaserad produktion fortsätter växa globalt.
Energi i RAS
Priset för all denna kontroll är energi. El går typiskt till: pumpning, syreproduktion, värme eller kyla, ventilation, UV, ozon samt övervakning och automation. I kalla klimat kan uppvärmning dominera energianvändningen; i varma klimat kan kyla vara lika viktig. När anläggningarna blir större kan även små förbättringar i pumpverkningsgrad, syreöverföring eller hydraulisk design spara stora driftskostnader. Att maximera luftburen syreupptagning i degasser och välja rätt total ΔDO minskar både flöde och el - se vår DABCE FlowFarm-modell för konceptuell dimensionering.
Tänk större
Ett hemakvarium kan återcirkulera några hundra liter. En kommersiell RAS kan återcirkulera miljontals liter varje dag. Principen är densamma: håll fisken bekväm, håll vattnet rent och återvinn värdefulla resurser kontinuerligt. Den enkla idén har utvecklats från hushållsakvariet till en av de viktigaste teknikerna för framtidens hållbara skaldjurs- och fiskproduktion.
Fördelar och begränsningar i korthet
- Fördelar: platsoberoende, hög biosäkerhet, stabil temperatur, låg färskvattenförbrukning, kontrollerade utsläpp.
- Begränsningar: hög CAPEX och el, krav på kompetens och redundans, slam och salter måste hanteras.