Утилизация сточных вод и осадка из оборотных систем аквакультуры

Наземное разведение рыбы пропагандируется как устойчивое будущее для интенсивных систем аквакультуры, основанное, главным образом, на уменьшении воздействия, низком использовании воды, контролируемых условиях окружающей среды и низком воздействии паразитов и болезней. Однако за это приходится платить, в первую очередь за счет потребления энергии, которое определяет себестоимость производства.

Предполагается, что наземное производство атлантического лосося в системах замкнутой аквакультуры (УЗВ) составит примерно 7 кВтч/кг выловленной рыбы с расчетным углеродным следом 0,114 кг эквивалента CO2/кВтч. Это значение может существенно различаться у разных видов и в зависимости от интенсивности производства. Тем не менее, выращивание УЗВ обходится недешево, но выгоды от производства видов с высокой рыночной стоимостью высоки.

Основными продуктами аквакультуры УЗВ, помимо CO2 (который обычно дегазируется из системы УЗВ) и рыбной биомассы, являются сточные воды и ил, богатые питательными веществами. Первый обогащен высоким содержанием нитратов – конечной точки нитрификации. Обычно именно концентрация нитратов в конечном итоге определяет скорость водообмена в интенсивной системе аквакультуры с УЗВ, при условии, что не используется активный процесс денитрификации.

В системах, использующих такой «нулевой водообмен», нитрат анаэробно преобразуется в газ N2, что снижает потребность в водообмене в системе УЗВ. Несмотря на относительно недавнюю коммерческую разработку, эти системы становятся все более распространенными. В традиционной системе УЗВ уровни нитратов могут варьироваться, хотя уровни 150 мг/л и более не являются редкостью. Это представляет собой сточные воды, обогащенные питательными веществами, которые можно в дальнейшем использовать.

Более традиционные подходы предусматривают использование пресноводных сточных вод УЗВ либо в аквапонике открытого цикла (где вода используется для садоводства, а затем сбрасывается), либо в замкнутом цикле (где вода рециркулируется в процессе производства рыбы). При этом растения (обычно в условиях садоводства, такие как листовые овощи или травы) выращиваются с использованием воды, обогащенной нитратами. Солоноватая вода представляет собой проблему из-за повышенного уровня соли в сточных водах. Культура солеустойчивых растений или макроводорослей предлагает решение, которое в настоящее время находится в стадии разработки.

Другой альтернативой является культивирование микроводорослей в фотобиореакторах, связанных с системами аквакультуры УЗВ. В лаборатории Marineholmen RASLab совместно с исследовательским партнером NORCE исследуются испытания и прототипирование комбинированного производства смолт атлантического лосося на основе RAS в сочетании с производством микроводорослей.

Компонент твердых отходов (состоящий в основном из фекалий рыб и несъеденного корма) называется «отстоем». Обычно эти отходы собираются либо путем осаждения, либо с помощью барабанного фильтра или аналогичного фильтрующего устройства и выгружаются из системы УЗВ для сбора в резервуаре-хранилище, откуда они удаляются. Этот материал с высоким содержанием энергии и большим количеством непереваренного и неабсорбированного фосфора является ценным ресурсом для дальнейшей переработки.

Традиционно осадок мог использоваться для обогащения почвы или удобрения в сельскохозяйственных целях. Однако в последнее время считается, что он имеет потенциал для производства биогаза. В сотрудничестве с NORCE, Clara Venture Labs и Бергенским университетом RASLab в рамках проекта, известного как «Команда по оценке осадка – развитие устойчивой цепочки создания стоимости от резервуара до продукта» (Slam-Dunk), изучает производство биогаза. посредством ферментации осадка и бактериального культивирования, а также пиролиза твердого материала с использованием микроволн для получения газа (синтез-газа).

Газ, образующийся в результате этих процессов, затем может быть использован для получения энергии или очищен для использования в топливных элементах. Результаты показывают, что разный состав ила на разных стадиях производства атлантического лосося дает разные потенциальные продукты для дальнейшей разработки биосинтетического газа и потенциальных продуктов. Однако ожидается, что дальнейшее развитие этих процессов приведет к увеличению стоимости отходов и, таким образом, повысит чистую устойчивость всей цепочки создания стоимости производства атлантического лосося.