Μια ανάσα φρέσκου αέρα: πώς οι νανοφυσαλίδες μπορούν να κάνουν την υδατοκαλλιέργεια πιο βιώσιμη

Τι είναι οι νανοφυσαλίδες;

Με απλά λόγια, οι νανοφυσαλίδες είναι πολύ, πολύ μικρές φυσαλίδες, περίπου 2.500 φορές μικρότερες από έναν κόκκο αλατιού. Όλες εκτός από αόρατες με γυμνό μάτι, οι μικρές σφαίρες δεν είναι πλέον αρκετά μεγάλες για να επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού.

Με ιδιότητες πιο κοντά στα κολλοειδή σωματίδια (μικρά στερεά σωματίδια αιωρούμενα σε ρευστή φάση) από τις φυσαλίδες, γίνονται ουδέτερα πλευστικά και μπορούν να παραμείνουν αιωρούμενα στη στήλη νερού για μήνες, τροφοδοτώντας το νερό με κορεσμένο οξυγόνο.

Οι νανοφυσαλίδες δημιουργούνται με τη διάχυση συμπιεσμένου οξυγόνου σε νερό γρήγορης ροής, το οποίο εξαπλώνεται περαιτέρω και διαλύει τις φυσαλίδες. Οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων έχουν απόδοση μεταφοράς οξυγόνου έως και 85% , σχεδόν 30 φορές μεγαλύτερη από την απόδοση των παραδοσιακών αεριστήρων. Αυτό είναι σημαντικά υψηλότερο από άλλα προηγμένα συστήματα οξυγόνωσης, συμπεριλαμβανομένων των κώνων οξυγόνου, των skimmers και των αεριστηρίων βεντούρι.

Εξίσου σημαντικό είναι ότι οι νανοφυσαλίδες λειτουργούν αποτελεσματικά σαν στερεά σωματίδια, καθαρίζοντας και απολυμαίνοντας επιφάνειες – όπως το γυαλόχαρτο – για να καταστρέψουν τα φύκια, τα βιοφίλμ και τα παθογόνα. Όταν διεγείρονται, οι φυσαλίδες απελευθερώνουν ρίζες υδροξυλίου, οι οποίες βοηθούν περαιτέρω στη μείωση των ρύπων.

Αυτά τα χαρακτηριστικά έχουν ήδη οδηγήσει στην τεχνολογία νανοφυσαλίδων να αποκτήσει γρήγορα δημοτικότητα στον τομέα της διαχείρισης λυμάτων ως ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό εργαλείο επεξεργασίας νερού. Οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων μπορούν να προσφέρουν παρόμοια πλεονεκτήματα στην υδατοκαλλιέργεια αυξάνοντας την πυκνότητα των ιχθύων χωρίς να διακυβεύεται η ποιότητα του νερού, ενώ δυνητικά μειώνουν τις επιπτώσεις των παθογόνων παραγόντων. Τα διαθέσιμα συστήματα είναι αρθρωτά, εγκαθίστανται εύκολα και μπορούν να κλιμακωθούν προς τα πάνω ή προς τα κάτω ανάλογα με τις ανάγκες, με ποικίλους όγκους εκφόρτισης της γεννήτριας, που κυμαίνονται από κάτω από 20 έως πάνω από 1000 γαλόνια ανά λεπτό.

Αύξηση της πυκνότητας και βελτίωση της απόδοσης.

Ανάλογα με τις παραμέτρους, τα παραδοσιακά συστήματα αερισμού συνήθως επιτρέπουν την καλλιέργεια έως και 40 κιλών θαλασσινών ανά κυβικό μέτρο. Με την τεχνολογία νανοφυσαλίδων, αυτό μπορεί να αυξηθεί στα 80 κιλά ή περισσότερο. Από 30HP έως 200HP παραδοσιακών αεριστηρίων με κουπιά χρησιμοποιούνται συνήθως ανά εκτάριο, αλλά οι πιο αποδοτικές γεννήτριες νανοφυσαλίδων μπορούν να αερίζουν καλύτερα το νερό χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια.

Μια ινδονησιακή μελέτη του 2020 που δημοσιεύτηκε στο Aquaculture and Fisheries συνέκρινε τα αποτελέσματα μιας γεννήτριας νανοφυσαλίδων και ενός παραδοσιακού αεριστήρα με διάχυση σε φάρμες γαρίδας. Η ρύθμιση των νανοφυσαλίδων διπλασίασε την παραγωγή ενώ βελτίωσε τα ποσοστά επιβίωσης και μετατροπής ζωοτροφών.

Σε ένα εκκολαπτήριο σολομού του Συστήματος Ανακυκλοφορίας Υδατοκαλλιέργειας (RAS) στον Καναδά, μια εταιρεία κατέγραψε αύξηση 22% στη βιομάζα των ψαριών μετά τη χρήση νανοφυσαλίδων για ένα μήνα.

«Τα καλλιεργήσιμα ψάρια δεν μπορούν να αφομοιώσουν αποτελεσματικά τις τροφές σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου. Σταθεροποιώντας τα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνου, οι καλλιεργητές μπορούν να βελτιστοποιήσουν τον μεταβολισμό των εκτρεφόμενων γαρίδων ή ψαριών. Αυτό ενισχύει το FCR, την ανάπτυξη και τη συνολική υγεία, και έτσι αυξάνει τη συνολική παραγωγή», λέει ο Nik Nurasyikin της RAS Aquaculture. Η εταιρεία της εδρεύει στη Σιγκαπούρη και παρέχει λύσεις για φάρμες καβουριών λάσπης και γαρίδες εσωτερικού χώρου χρησιμοποιώντας τεχνολογία biofloc και nanobubble.

Αν και εφαρμόζεται επίσης σε λίμνες και ανοιχτούς χώρους, η τεχνολογία νανοφυσαλίδων είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για ρυθμίσεις RAS που στοχεύουν στην παραγωγή υψηλής πυκνότητας. Περιοχές και χώρες όπου το διάστημα είναι υψηλό – όπως η Ευρώπη, η Ιαπωνία ή η Σιγκαπούρη – μπορούν να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία για να παράγουν αποτελεσματικά περισσότερα ψάρια ή γαρίδες ανά κυβικό μέτρο.

«Οι καλλιέργειες γαρίδας με πυκνό απόθεμα απαιτούν βαρύ αερισμό, ειδικά όταν τα ψαρια ωριμάζουν και καταναλώνουν περισσότερο οξυγόνο. Δεδομένου ότι οι νανοφυσαλίδες διαρκούν πολύ στη στήλη του νερού, παρέχουν στα καλλιεργημένα ψάρια αρκετό οξυγόνο, ενώ αερίζουν τα κάτω στρώματα για να προκαλέσουν αερόβια νιτροποιητικά βακτήρια ώστε να διασπάσουν τα απόβλητα», εξηγεί ο Nurasyikin. Η καλλιέργεια γαρίδας απαιτεί καλό αερισμό και υψηλή ποιότητα νερού.

Το σύστημα είναι επίσης κατάλληλο για την ενίσχυση της παραγωγικότητας των συστημάτων biofloc, τα οποία απαιτούν καλά οξυγονωμένο νερό για να αποτρέψει την καθίζηση των στερεών. Οι εγκαταστάσεις Biofloc πρέπει να αποφεύγουν νεκρά σημεία, τα οποία δημιουργούν αναερόβιες ζώνες για τη δημιουργία αμμωνίας και μεθανίου που είναι επιβλαβή για τα ψάρια.

«Το νερό στα συστήματα biofloc έγινε διαυγές από σκούρο μαύρο μετά την εισαγωγή των νανοφυσαλίδων», λέει ο συνιδρυτής της Moleaer, Warren Russell, πάροχος λύσεων ποιότητας νερού και οξυγόνωσης με έδρα στις Ηνωμένες Πολιτείες και παγκόσμιος ηγέτης στην τεχνολογία νανοφυσαλίδων. . «Η μεταφορά οξυγόνου μπορεί να πάει βαθύτερα στο κροκίδωμα, δημιουργώντας υγιέστερη κυτταρική μάζα και κροκίδωση».

Το μεγάλο δίλημμα σχετίζεται με την πυκνότητα εκτροφής των ψαριών ή γαρίδων και πώς αυτό επηρεάζει την καλή διαβίωση τους. Έχει προταθεί, για παράδειγμα, οι καλλιέργειες σολομού να αποθηκεύονται σε πυκνότητα όχι μεγαλύτερη από 20 κιλά ανά κυβικό μέτρο, ωστόσο τα τυπικά συστήματα RAS χρειάζονται υψηλότερες πυκνότητες για να είναι κερδοφόρα. Παρόλο που η τεχνολογία νανοφυσαλίδων καθιστά δυνατή την αύξηση της πυκνότητας εκτροφής, αυτό θα πρέπει να ληφθεί πολύ προσεκτικά υπόψη στην καλλιέργεια των θαλασσινών.

Κρατώντας μακριά τα παθογόνα

«Υπάρχουν δύο βασικά μέρη στον έλεγχο της νόσου ή των παθογόνων», εξηγεί ο Russell. «Το πρώτο είναι να αποφύγουμε νεκρές ζώνες με χαμηλό κορεσμένο οξυγόνο. Το δεύτερο είναι να αφαιρεθούν οι επιφανειακές εναποθέσεις βιοφίλμ, μειώνοντας έτσι τα παθογόνα, ειδικά τους μύκητες και τα βακτήρια».

Στη Χιλή, η Moleaer χρησιμοποίησε την τεχνολογία της σε συνδυασμό με ένα χημικό προϊόν για την επεξεργασία 310 τόνων ώριμου σολομού σε ένα κλουβί 40 επί 40 μέτρων. Σε μόλις δύο ώρες και 20 λεπτά, το 85 τοις εκατό των θαλάσσιων ψειρών αφαιρέθηκε, το καλύτερο αποτέλεσμα μιας μόνο θεραπείας μέχρι σήμερα. Τα ψάρια ήταν επίσης πιο ήρεμα και χωρίς άγχος από τη θεραπεία.

«Η έρευνα διαπίστωσε ότι οι νανοφυσαλίδες μειώνουν το Vibrio και άλλα μολυσματικά βακτήρια στις γαρίδες δημιουργώντας ελεύθερες ρίζες οξυγόνου που απομακρύνουν τα βακτήρια, οδηγώντας σε λιγότερους θανάτους και καλύτερες αποδόσεις», προσθέτει η Nurasyikin. Αυτό με τη σειρά του επιτρέπει επίσης στους καλλιεργητές να ελαχιστοποιούν τη χρήση ακριβών αντιβιοτικών – με αποτελεσμα για πιο υγιεινά, βιώσιμα παραγόμενα και υψηλής ποιότητας προϊόντα. 

Δυνατότητα βιοαποκατάστασης.

Το 2013, η τεχνολογία νανοφυσαλίδων εφαρμόστηκε για να ανατινάξει τη ζωή σε έναν υποβαθμισμένο βυθό στη Γιοκοχάμα της Ιαπωνίας, όπου οι μόνοι τύποι θαλάσσιας ζωής που είχαν απομείνει ήταν σκουλήκια και μερικές αχιβάδες. Τα βαριά ιζήματα συχνά φιλοξενούν πληθυσμούς αναερόβιων βακτηρίων που αγαπούν το θείο, όπως το Beggiatoa και οι μύκητες, δημιουργώντας τοπικές νεκρές ζώνες χωρίς τις περισσότερες μορφές ζωής. Μια γεννήτρια νανοφυσαλίδων τέθηκε σε λειτουργία οκτώ μέτρα κάτω από την ίσαλο γραμμή και μέσα σε έξι μήνες, τα ψάρια, οι γαρίδες και τα φύκια επέστρεψαν. Το 2018, μια μικρή λίμνη στη Φλόριντα των ΗΠΑ, που κατακλύζεται από τοξικά γαλαζοπράσινα φύκια υποβλήθηκε σε επεξεργασία με μια γεννήτρια νανοφυσαλίδων NABAS. Σε λιγότερο από μια εβδομάδα, τα περισσότερα από τα φύκια είχαν φύγει και η άγρια ζωή είχε επιστρέψει.