Εφαρμογές και Οφέλη στην Ιχθυοκαλλιέργεια
Πολλοί παραγωγοί υδατοκαλλιέργειας επιδιώκουν να εντείνουν βιώσιμα την παραγωγή τους με προηγμένα συστήματα για πολλούς λόγους όπως:
- Περιορισμό του ξεπερασμένου τρόπου λειτουργιάς( χρήση γης και νερού).
- Ενίσχυση της αποτελεσματικότητας.
- Μεγαλύτερος περιβαλλοντικός έλεγχος.
- Αποτελεσματική βιοασφάλειας (κυρίως εκκολαπτήρια/γεννήτριες) και βελτιωμένη οικονομική απόδοση του συστήματος.
Υπάρχουν φυσικά όρια σε οποιασδήποτε υδατοκαλλιέργειας βασική παράμετρος ποιότητας του νερού. για την ποιότητα του στη μονάδα παραγωγής, είναι το διαλυμένο οξυγόνο (DO).
Τα μέγιστα επίπεδα DO στο νερό εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, την αλατότητα και το υψόμετρο με το κρύο νερό να συγκρατεί περισσότερο DO από ζεστό νερό.
Το DO σε λιμνούλες με ψάρια ζεστού νερού κυμαίνεται συνήθως από 2 mg/L έως 12 mg/L οξυγόνου, με το επίπεδο DO να ακολουθεί ένα ημερήσιο μοτίβο που αυξάνεται ενώ το φως του ήλιου οδηγεί τη φωτοσύνθεση και μειώνεται τη νύχτα σε ένα κρίσιμο χαμηλό σημείο λίγο πριν την ανατολή του ηλίου. Πλέον Τα υδρόβια είδη είναι άνετα με επίπεδα DO από 5 έως 12, αλλά πολλά είδη υποφέρουν όταν Το DO είναι μικρότερο από 4 mg/L.
Το επίπεδο DO στο νερό καθορίζει την ποσότητα του αποθέματος που μπορεί να κρατήσει ένα σύστημα σε χαμηλό στρες, υγιεινό περιβάλλον. Το υδρόβιο απόθεμα καθώς και η κατανομή των ζωοτροφών και τα εκκρινόμενα απόβλητα χρησιμοποιούν οξυγόνο από το νερό της μονάδας παραγωγής, το οποίο μπορεί να είναι κρίσιμο εάν ο όγκος των αποθεμάτων που διατηρούνται είναι υψηλός, εκτός εάν μπορεί να γίνει ανταλλαγή νερού, ή ανακυκλώνεται ή λειτουργεί ένα ετερότροφο σύστημα όπου τα βακτήρια διατηρούν την ποιότητα του νερού διατηρώντας χαμηλά τα επίπεδα αμμωνίας και νιτρικών.
Το χαμηλό DO μπορεί να προκαλέσει συνωστισμό και άγχος, κακή σίτιση και ανάπτυξη, καθώς και αυξημένη ευαισθησία στα παθογόνα της νόσου. Σε ακραίες καταστάσεις, το χαμηλό DO μπορεί έχει ως αποτέλεσμα θανάτους και ακόμη και πλήρη εξάλειψη μιας παρτίδας αποθεμάτων. Για να ενταθεί η παραγωγή, είναι σύνηθες φαινόμενο οι παραγωγοί υδατοκαλλιέργειας να αερίζουν το νερό που χρησιμοποιούν με σανίδες εκτόξευσης νερού, τροχούς κουπιών, αντλίες βεντούρι, πέτρες αέρα, αντλίες ανύψωσης αέρα και ούτω καθεξής.
Τα πιο εντατικά συστήματα χρησιμοποιήστε άμεση ένεση οξυγόνου. Εξαιρέσεις σε αυτό αποτελούν εκτεταμένα συστήματα για ψάρια που αναπνέουν αέρα όπως η πέρκα αναρρίχησης (Anabas testudineus), snakeheads (Channa spp.) και τα γατόψαρα, τα οποία μπορούν να ανεχθούν πολύ χαμηλά επίπεδα DO αναπνέοντας αέρα στην επιφάνεια του νερού. Τα περισσότερα συστήματα μηχανικού αερισμού αναδεύουν την επιφάνεια του νερού για να αυξήσουν τα επίπεδα του οξυγόνο και ως εκ τούτου τα επίπεδα DO είναι υψηλότερα κοντά στην επιφάνεια των υδάτων. Τα ψάρια μπορεί να συγκεντρωθούν και να συνωστιστούν σε περιοχές όπου τα επίπεδα οξυγόνου είναι υψηλότερα στα ανώτερα στρώματα νερού των παραγωγικών μονάδων ή κοντά σε αεραγωγούς. Benthic (όπως οι γαρίδες) και τα sessile species (όπως το κολύμπι) έχουν λιγότερη ικανότητα να το κάνουν αυτό.
Η αποτελεσματικη διανομή του DO στη μονάδα παραγωγής είναι σημαντική για την αποφυγή άγχους και συνωστισμού. Αναγνωρίζοντας τη σημασία της επίτευξης κορεσμένου οξυγόνου ανά πάσα στιγμή, αλλά και ομοιόμορφης κατανομής του στα συστήματα παραγωγής για να μειωθεί ο συνωστισμός αποτελεσματικότερα. Τέτοια συστηματα παροχής κορεσμένου οξυγόνου επιτρέπουν καλύτερη οξυγόνωση των ψαριών με φυσικό τρόπο.
ΤΕΧΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ.
Τυπικά συστήματα μηχανικού αερισμού που χρησιμοποιούνται σε μονάδες παραγωγής υδατοκαλλιέργειας παράγουν μεγάλες ή μακροφυσαλίδες αέρα που είναι συνήθως 3 εκατομμύρια νανόμετρα (0,3 cm) σε διάμετρο, λόγω θετικής άνωσης ανεβαίνουν γρήγορα στην επιφάνεια του νερού όπου έσκασαν. Ακόμη και όταν χρησιμοποιείτε μικροφυσαλίδες, οι οποίες είναι συνήθως 100.000 νανόμετρα (0,01 cm) σε διάμετρο, για την παροχή οξυγόνου στο νερό, οι φυσαλίδες συνήθως διαρκούν μόνο μερικές λεπτά, που σημαίνει ότι η μεταφορά οξυγόνου από τον αέρα στο νερό στα συστήματα παραγωγής υδατοκαλλιέργειας είναι αναποτελεσματικό. Μερικά συστήματα μπορεί να χρησιμοποιούν συμπληρωματική έγχυση οξυγόνου για να αυξήσει τη συγκέντρωση το όποιο γίνετε μέσω ενός του συστήματος αερισμού.
Για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας μεταφοράς οξυγόνου στο νερό, εταιρείες έχουν αναπτύξει συστήματα παραγωγής τεχνολογίας νανοφυσαλίδων. Οι γεννήτριες Νανοφυσαλίδων μπορούν να εγχύσουν οποιοδήποτε αέριο σε οποιοδήποτε υγρό με γρήγορη ροή για να δημιουργήσουν και να αυξησουν τα επιπεδα του DO. Στις υδατοκαλλιέργειας χρησιμοποιείται συνήθως πεπιεσμένος αέρας ή οξυγόνο. Ο αέρας ή Οι φυσαλίδες οξυγόνου που παράγονται έχουν μέση διάμετρο μικρότερη από 200 νανόμετρα, καθιστώντας έτσι τις νανοφυσαλίδες κατά το ένα πεντακοσιοστό και ένα δέκατο χιλιοστό του μεγέθους των μικροφυσαλίδων και μακροφυσαλίδες αντίστοιχα.
Οι νανοφυσαλίδες είναι τόσο μικρές που είναι ουδέτερα πλευστικές και δεν ανεβαίνουν στην επιφάνεια του νερού αμέσως, αλλά κινούνται με κίνηση Brown εντός του νερού στην μονάδας παραγωγής. Η ουδέτερη άνωση των νανοφυσαλίδων δίνει ομοιογενή κατανομή φυσαλίδων οξυγόνου με επίπεδα DO κοντά στην επιφάνεια και στο κάτω μέρος της μονάδας παραγωγής να είναι σχεδόν το ίδιο, πράγμα που σημαίνει ότι το απόθεμα μπορεί να διανεμηθεί και να τροφοδοτηθεί ενεργά σε όλη την έκταση της μονάδας παραγωγής. Οι Tekile, Kim and Lee (2016) ανέφεραν οι νανοφυσαλίδες καθαρού οξυγόνου μπορούν να παραμείνουν αιωρούμενες στο νερό για 10 ημέρες έως 15 ημέρες αντίστοιχα μέχρι να διαλυθούν και επομένως αποτελούν μια πιο αποτελεσματική μέθοδο αύξησης του DO στο νερό. Επιπλέον, η κατάρρευση των νανοφυσαλίδων οδηγεί σε χημικές αντιδραστικές ελευθέρων ριζών (ασύζευκτα ηλεκτρόνια) που παράγονται, τα οποία οξειδώνουν οργανικές ενώσεις και βελτιώνουν της ποιότητα του νερού σε κλειστά συστήματα παραγωγής υδατοκαλλιέργειας.
ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΚΑ ΤΟΥ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ.
Οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων είναι αρθρωτές και έτσι μπορούν να αναβαθμιστούν εύκολα, με αντλία χωρητικότητας που κυμαίνεται από 50 λίτρα/λεπτό έως 4 000 λίτρα/λεπτό. Το σύστημα έχει ιδιαίτερη εφαρμογή με τα είδη σολομών, τα οποία έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για DO και χαμηλότερη ανοχή σε χαμηλοτερα ποσοστά του σε σχέση με άλλα υδρόβια ειδή που καλλιεργούνται. Το σύστημα νανοφυσαλίδων είναι αναμφίβολα πιο αποτελεσματικό στα κλειστά συστήματα παραγωγής όπως εκκολαπτήρια, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθείκαι σε ημίκλειστα συστήματα παραγωγής όπως τα κλουβιά σολομού με φούστες με πολύ καλά αποτελέσματα. Παρά το γεγονός ότι ο αερισμός με νανοφυσαλίδες δεν είναι τόσο αποτελεσματικός σε νερό με υψηλά αιωρούμενα στερεά, οι κατασκευαστές αναφέρουν ότι οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων λειτουργούν καλά σε συστήματα λιμνών biofloc για είδη όπως οι γαρίδες και η τιλάπια. Αυτά τα είδη απαιτούν έντονο αερισμό για να μην καθιζάνουν οι νιφάδες, αποτρέποντας έτσι τις νεκρές ζώνες όπου οι αναερόβιες συνθήκες μπορούν να δημιουργήσουν αμμωνία και μεθάνιο και να επιτρέψουν σε ασθένειες και παθογόνα να συσσωρευτούν. Βελτιωμένη κινητική βιομάζας με χρήση αερισμού με νανοφυσαλίδες σε συστήματα biofloc, οξειδώνουν αποτελεσματικά την αμμωνία και μειώνουν τα παθογόνα βακτηριακά όπως το Vibrio spp.
ΠΡΟΣΒΑΣΙΜΟΤΗΤΑ.
Ένα σύστημα κλωβού σολομού απαιτεί έναν σημαντικό αριθμό στοιχειώδους υποδομής. Αυτά περιλαμβάνουν:
- Φορτηγίδα ή πλωτήρα.
- Γεννήτρια ρεύματος.
- Γεννήτρια οξυγόνου (ή εξωτερικό οξυγόνο δεξαμενές).
- Αντλίες βαρέως τύπου.
- Σωληνώσεις (συμπεριλαμβανομένων εύκαμπτων σωλήνων οξυγόνου και νερού).
- Ακροφύσιο εγχυτήρα
- Εφεδρική δεξαμενή υγρού οξυγόνου.
Η απόδοση της επένδυσης μπορεί να γίνει σε 14 μήνες. Αναλογικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση του DO, και τον αυτόματο έλεγχο της ισχύος που χρησιμοποιείται από κάθε γεννήτρια νανοφυσαλίδων για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και την χρήσης ενέργειας.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΚΑΙ ΟΦΕΛΗ.
Η εγκατάσταση της γεννήτριας νανοφυσαλίδων Moleaer στο σύστημα ανακυκλοφορίας θαλασσινού νερού των δεξαμενών παραγωγής και εκτροφής, προσφέρει τα παρακάτω οφέλη στην ποιότητα του νερού και των συνθηκών ιχθυοκαλλιέργειας:
- Μεγιστοποίηση της πρόσληψης οξυγόνου και θρεπτικών από τα ιχθύδια.
- Καταστολή των παθογόνων μικρόβιων εντός του συστήματος δεξαμενών – σωληνώσεων, γεγονός που οδηγεί σε μείωση θνησιμότητας και μικρότερες απώλειες στην παραγωγή.
- Μείωση της ανάπτυξης βιοφίλμ εντός του συστήματος ανακυκλοφορίας του νερού.
- Μείωση της χρήσης ενισχυτικών, φαρμάκων και χημικών απολυμαντικών.
- Αποφυγή ταλαιπωρίας του γόνου και δημιουργίας στρες από τις μεγάλες φυσαλίδες αέρα.
- Αύξηση παραγωγής της ζωντανής τροφής (φυτοπλαγκτού –ζωοπλαγκτού)
Αποτέλεσμα όλων των παραπάνω είναι η εντυπωσιακή αύξηση της ιχθυοπαραγωγικής δυναμικότητας του σταθμού, και υγιέστερα ψάρια.
Οι Rahmawati et al. (2021) διεξήγαγε μια σύγκριση αερισμού διαχύτη και αερισμού με νανοφυσαλίδες για καλλιέργεια γαρίδας λευκού ποδιούπάνω από 81 ημέρες σε 50 m2 σε συστήματα ιπποδρομιών εσωτερικού χώρου με 680 γαρίδες/m3 . Ο αερισμός με νανοφυσαλίδες έδωσε σημαντικά υψηλότερα επίπεδα DO και σημαντικά (P<0,05) καλύτερη ανάπτυξη γαρίδας με συνολική συγκομιδή (436 kg) και παραγωγικότητα (8,7 kg/m³) του συστήματος νανοφυσαλίδων που είναι διπλάσιο από εκείνο του συστήματος αυλακώσεων αερισμού διάχυσης (222 kg/m³ και 4,4 kg/m³) και με χαμηλότερη αναλογία μετατροπής τροφοδοσίας. ΟΙ νανοφυσαλίδες προσφέρουν καλύτερη μεταφορά οξυγόνου κατά 90% σε σχέση με τα τυπικά συστήματα αερισμού, αυτό μεταφράζεται σε 30 φορές μεγαλύτερη απόδοση.
