Un nuovo modello di acquacoltura intensiva a ricircolo
1.Introduzione:
Il moderno modello di sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS) è caratterizzato dalla purificazione e dal riutilizzo delle acque reflue dell'acquacoltura attraverso apparecchiature per il trattamento delle acque. È un sistema multidisciplinare che integra principi di zoologia, ingegneria meccanica, ingegneria ambientale, tecnologia di controllo informatico e ingegneria civile. Questa forma innovativa di acquacoltura intensiva rappresenta la convergenza di tecnologie avanzate e pratiche sostenibili.
2.Panoramica dello sviluppo:
L'ascesa della RAS nei paesi stranieri
Il concetto di acquacoltura a ricircolo in fabbrica- ha avuto origine negli anni '60 nei paesi europei sviluppati. Le sue tecnologie fondamentali derivavano da acquari marini interni, sistemi di acquari intelligenti e flusso ad alta densità-attraverso modelli di piscicoltura.
Lo sviluppo della RAS è progredito attraverso tre fasi principali: acquacoltura pre-industriale, di fabbrica- e industrializzata. Oggi molti sistemi hanno raggiunto risultatimeccanizzazione, automazione, informatizzazione e gestione intelligente, segnando una transizione verso una moderna gestione scientifica della pesca.
Spinto dall’attuazione della Direttiva quadro sulle acque dell’UE, il RAS è diventato una priorità politica nazionale in diversi paesi europei e americani, nonché un obiettivo chiave nello sviluppo sostenibile delle loro industrie di acquacoltura.
Caratteristiche tecniche e diversità delle specie in Europa
Lo sviluppo iniziale del RAS in Europa è stato introdotto daPaesi Bassi e Danimarca, concentrandosi principalmente sulle specie d'acqua dolce come il pesce gatto africano, la trota e l'anguilla:
♢Sistemi RAS olandesi: tipicamente indoor e a circuito chiuso-, ottimizzato per la produzione di pesce gatto africano e anguilla.
♢Sistemi RAS danesi: Sistemi all'aperto semi-chiusi, utilizzati principalmente per l'allevamento di trote.
Con l’evoluzione delle tecnologie RAS e la crescente attenzione da parte dell’industria e del governo,la diversità delle specie allevatesi è ampliato in modo significativo. Attualmente, le specie comuni coltivate in RAS includono:
Salmone atlantico, tilapia, anguilla, trota, rombo, pesce gatto africano, ippoglosso e gamberetti - per un totale di oltre una dozzina di varietà.
Scala di implementazione e integrazione industriale
Nel 2014, più di360 strutture di acquacoltura con sede nella RAS-era stato stabilito in tutto ilStati Uniti ed Europa. Tra questi,Norvegia e Canadasono riconosciuti come leader globali nel settore RASallevamento del salmone.
Dal 1985 al 2000, la capacità produttiva di avannotti di salmone di una tipica azienda agricola europea (in termini di biomassa) è aumentata di circa20 volte. In Scozia, produzione di avannotti di salmoneraddoppiato dal 1996 al 2006, raggiungendo una produzione annua di oltre150.000 salmoni giovani.
Grandi multinazionali dell’acquacoltura inEuropa nordoccidentale, Canada e Cilehanno continuamente acquisito piccole imprese, formandolegruppi specializzati e verticalmente integrati. Ad esempio, le aziende inScozia, Norvegia e Paesi Bassiora rendi contooltre l'85%della produzione mondiale di salmone.
Maturità industriale e imprese rappresentative
In Europa, sempre più aziende stanno adottando la tecnologia RAS chiusa per la produzione di piantine e l'agricoltura a ciclo completo-. Le imprese rappresentative includono:
♢Allevamento di pesci piatti Bluewater (Regno Unito)
♢Francia Turbot SAS (Francia)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Germania)
Queste aziende si stanno muovendo verso la specializzazione e lo sviluppo su larga-scala, formando gradualmente una catena industriale completa che copre:
Produzione di apparecchiature → Integrazione di sistemi → Distribuzione commerciale.
Questa evoluzione industriale ha gettato solide basi per la globalizzazione dell’acquacoltura a ricircolo come metodosostenibile, high-tecnologico ed efficientemodello di piscicoltura.
Stato attuale dello sviluppo di attrezzature per sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS) all'estero
1. Solida base industriale che abilita apparecchiature RAS avanzate
Facendo affidamento sulle loro infrastrutture industriali altamente sviluppate, i paesi stranieri hanno compiuto progressi significativi nella ricerca e nello sviluppo di attrezzature chiave per i sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS). Le prestazioni e l'affidabilità delle strutture agricole principali in questi paesi sono tra le migliori a livello globale e supportano la completa-automazione dei processi e un'efficiente integrazione dei sistemi.
2.Produttori leader internazionali di apparecchiature RAS
Diverse aziende globali sono in prima linea nella produzione di strutture RAS, ciascuna concentrata su diversi componenti all’interno della catena di produzione dell’acquacoltura:
♢Gruppo AKVA (Norvegia):
È specializzata nello sviluppo e nella produzione di attrezzature complete per l'acquacoltura per l'intero ciclo di vita - compresi l'allevamento dei pesci, la coltivazione-, la raccolta e la lavorazione, nonché navi agricole offshore su larga-scala.
♢Sistemi di acquacoltura VAKI (Islanda):
Si concentra sulle attrezzature di supporto per le operazioni agricole, come pompe per pesci, macchine calibratrici e alimentatori automatici.
♢HYDROTECH (Svezia):
Rinomato per la produzione di filtri a tamburo microvaglio di alta-qualità-, fondamentali per la purificazione dell'acqua e la rimozione dei rifiuti solidi all'interno degli impianti RAS.
3. Sistemi di alimentazione intelligenti in prima linea a livello globale
Nel campo della tecnologia di alimentazione automatizzata, diverse aziende hanno sviluppato sistemi leader a livello internazionale che migliorano l’efficienza del mangime e riducono gli sprechi:
♢Fishtalk-Controllo da parte del gruppo AKVA (Norvegia):
Una piattaforma di gestione dell'alimentazione intelligente che integra monitoraggio dei dati, ottimizzazione della strategia di alimentazione e rilevamento ambientale.
♢Feedmaster della società ETI (USA):
Un sistema avanzato di controllo dell'alimentazione su misura per l'acquacoltura di precisione.
♢Robot di alimentazione sviluppati da ArvoTec (Finlandia):
Questi robot consentono un'alimentazione automatizzata, programmabile e specifica-per specie, migliorando la precisione e l'efficienza della manodopera.
Sviluppo di modelli RAS diversificati per pesci, gamberetti, alghe, crostacei e cetrioli di mare
La Cina ha già creato una tecnologia RAS matura e scalabile e un sistema di attrezzature per l’acquacoltura di pesci e gamberetti.
Inoltre, sono state condotte ricerche e pratiche industriali significative nell’allevamento intensivo di microalghe, molluschi e cetrioli di mare:
- o per la coltivazione di alghe unicellulari, nonché per la produzione di piantine di molluschi e cetrioli di mare, è stato sviluppato un sistema tecnologico RAS maturo.
- ILIstituto di Oceanologia, Accademia Cinese delle Scienzeha sviluppato-fotobioreattori tubolari a circuito chiuso per la coltivazione su larga-scala dell'Haematococcus pluvialis e ha creato un sistema di processo completo per l'estrazione dell'astaxantina da questa alga.
- Università della Scienza e della Tecnologia della Cina Orientaleadottato un"processo di coltivazione continua fotoindotto-diluizione-eterotrofica" per la coltivazione ad alta densità-su scala industriale della clorella, affrontando problemi quali la bassa densità cellulare, lo scarso tasso di crescita, la bassa produttività, gli alti costi di raccolta e la qualità incoerente del prodotto riscontrata nei tradizionali metodi fotoautotrofi.
Per la produzione di piantine di molluschi e cetrioli di mare:
- Le tecnologie sono relativamente mature e sono state applicate su larga scala.
- Tuttavia, il settore adotta ancora principalmente modelli di flusso-attraverso l'agricoltura intensiva, con bassi livelli di meccanizzazione e automazione.
- Restano notevoli margini di miglioramento in termini di ammodernamento delle strutture e di aggiornamento del modello agricolo.
Questioni internazionali nel settore dei sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS).
1. Gli elevati costi di costruzione e il consumo di energia rappresentano le sfide principali nei modelli RAS
Secondo una ricerca correlata, i sistemi di acquacoltura-di fabbrica consumano più energia (elettricità e carburante) e comportano costi di costruzione più elevati rispetto ai modelli di acquacoltura tradizionali. Questi fattori pongono le maggiori sfide allo sviluppo sostenibile di RAS. Sebbene RAS adotti sistemi di produzione intensiva che riducono significativamente l’uso dell’acqua e del territorio, l’elevato consumo di energia aumenta i costi operativi e contribuisce ai potenziali impatti ambientali ed energetici associati all’uso di combustibili fossili.
Per raggiungere la sostenibilità sia economica che ambientale, è essenziale trovare un equilibrio tra utilizzo dell’acqua, scarico dei rifiuti, consumo energetico ed efficienza produttiva.
Pertanto, la ricerca sulle tecnologie di-risparmio energetico e di riduzione delle emissioni-nelle strutture RAS, insieme allo sviluppo di nuove tecnologie e attrezzature ecologiche ed efficienti, costituiranno un'area chiave per il futuro progresso del settore RAS.
2. I problemi legati alla malattia ostacolano lo sviluppo sano della RAS
Le epidemie sono uno dei fattori più critici che incidono sul sano sviluppo dell'acquacoltura-industriale. L'anemia infettiva del salmone (ISA), causata dal virus ISA, è una grave malattia virale. Il suo impatto ha portato a un forte calo della produzione di salmone atlantico in Cile nel periodo 2009-2010. Un'altra grave malattia nell'allevamento globale del salmone è la sindrome della frittura della trota iridea (RTFS), causata dal batterio delle acque fredde-Flavobacterium psychrophilum.
Questo batterio Gram-negativo provoca necrosi nella milza, nel fegato e nei reni della trota iridea infetta, provocando anoressia e comportamenti natatori anomali. La malattia ha un alto tasso di mortalità negli avannotti di salmone e provoca perdite significative ogni anno.
Nell’acquacoltura dei gamberetti, i problemi legati alle malattie sono ancora più gravi di quelli che colpiscono i pesci. Le malattie comuni dei gamberetti includono la malattia dei punti bianchi (WSD), la malattia della testa gialla (YHD) e molte altre. Queste malattie continuano a disturbare l’industria dell’allevamento dei gamberetti RAS e sono diventate i principali ostacoli al suo sano sviluppo.
Prospettive: verso un’acquacoltura efficiente, intelligente e di precisione
Un’agricoltura efficiente, intelligente e di precisione rappresenta una direzione chiave per il futuro sviluppo verde del settore dell’acquacoltura cinese. Questa evoluzione comporterà scoperte rivoluzionarie nella ricerca e nello sviluppo di acquacoltura IoT, sistemi di controllo intelligenti, tecnologie di big data, robotica e attrezzature intelligenti, integrati con sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS) progettati in base alle caratteristiche biologiche delle specie allevate.
Insieme, questi progressi mirano a costruire allevamenti ittici intelligenti,-a terra, in fabbrica-in stile "senza personale umano".
Con il rapido progresso dei sensori per il monitoraggio della qualità dell'acqua domestica, dell'elaborazione intelligente delle informazioni e delle piattaforme IoT, l'applicazione di tecnologie intelligenti nell'acquacoltura-di fabbrica sta diventando sempre più fattibile. Tuttavia, va sottolineato che la vera acquacoltura intelligente può essere realizzata solo studiando e comprendendo a fondo:
- le condizioni fisiologiche e le caratteristiche comportamentali delle specie allevate;
- i loro modelli di crescita e i bilanci energetici;
- la dinamica della qualità dell'acqua nel processo agricolo;
- e i meccanismi di regolazione ambientale.
Solo su queste basi possiamo integrare in modo efficace la raccolta e l'analisi di big data basati sull'IoT-per costruire un sistema di gestione esperto dell'acquacoltura-che combini il monitoraggio sanitario e la valutazione degli organismi coltivati, la gestione del processo agricolo, il controllo della qualità dell'acqua e il funzionamento delle attrezzature. Ciò sarà essenziale per raggiungere gli obiettivi dell’acquacoltura intelligente.