|
Agricultural Consulting
Service
География наших проектов
Publisert: 20.06.2018| Oppdatert: 2.12.2024
Голубая революция или как современные инновации меняют
аквакультуру
в каких направлениях и как развивается современная аквакультура
Author:
Dr. Oleksii Orlov,
Msc, PhD
Классическая
морская ферма в Норвегии. Но какие перспективы аквакультуры?
Все наслышаны о «зеленой
революции» - значительном увеличении производства продуктов питания,
благодаря внедрению инноваций и удвоению урожайности полевых культур в Мире,
благодаря которой стало возможным победить голод в Индии, Индонезии и Китае.
Но мало кто знает, что сейчас нам посчастливилось жить в эпоху следующей
революции в производстве продуктов питания, «голубой революции» - развития
аквакультуры!
И развитие этой отрасли стимулируют именно инновации,
современные технологии и передовые решения,
которые помогают получать высокие урожаи рыбы, креветок, моллюсков и других
водных организмов и морепродуктов, а также и сформировать одну из самых
важных отраслей для будущего производства белка в Мире.
В данной статье мы
рассмотрим основные инновации и тенденции в аквакультуре.
Рис.
1. Почему инновации в аквакультуре более важны для управления аквафермой,
чем для сельского хозяйства? Да потому что, такое «подводное» производство
сложнее контролировать. Например, растение подсолнечника можно «пощупать» в
поле, за коровой понаблюдать, а рыбу под водой не видно, и чтобы видеть, что
происходит под водой, нужно как минимум иметь хорошее подводное снаряжение
или подводную видеокамеру и возможность передачи потокового видео
Выход в
открытое море и на сушу
Где разместить
новую ферму? Ведь все места во фьердах уже заняты? Как найти новые
возможности? Глобализация, дополнительный бизнес или выйти в
открытое море и на сушу?
Традиционная аквакультура – это
выращивание рыбы или моллюсков в прибрежной зоне – в заливах, лагунах и
фьордах, то есть в тех местах, которые защищены от разрушения в результате
воздействия сильных штормов.
Но в последнее время, в связи с нехваткой
хороших, защищенных от штормов локаций для размещения ферм, наметились и
другие тенденции в развитии отрасли – размещение ферм в открытом море –
offshore
(рис. 4, 5) и подводное размещение,
и размещение на суше (рис. 2, 9,
13).
При размещении на суше, преимущества получают закрытые
(indoor)
автоматизированные заводы-аквафермы,
использующие технологию
RAS,
подразумевающую полную автоматизацию системы рециркуляции воды и удаления
отходов жизнедеятельности водных организмов (рис. 2, 9, 13).
RAS
системы дают огромные преимущества своим
владельцам в сравнении с традиционной аквакультурой.
Рис. 2. Аквафермы по выращиванию
различной рыбы или морепродуктов, могут быть построены даже в пустыне (фото
вверху – автоматизированная ферма
Kruger Kaldnes),
в очень холодном климате или в скалистой или каменистой местности – там, где
вести традиционное сельское хозяйство невозможно. Наземная акваферма по
выращиванию форели (внизу). Такие фермы называются
RAS,
или имеющие замкнутую автоматизированную систему циркуляции воды и удаления
отходов (Норвегия)
Как не странно но
строительство современных рыбных ферм на суше идет усиленными темпами, ведь
для такой фермы не нужны ни плодородные земли, ни хорошая погода и
удобрения, главное – наличие воды и электричества. Очень многие наземные
аквафермы фермы размещаются в пустынях (например, в Израиле или Арабских
Эмиратах) или в условиях городской застройки.
Какие преимущества и возможности дает
использование RAS-систем
выращивания рыбы и ракообразных:
-
Полная автоматизация выращивания и
кормления
-
Наименьшие риски в сравнении с
выращиванием в открытой воде
-
Наименьшие производственные затраты
-
Независимость от погодных условий -
контролируемый климат и температура воды, возможность работать зимой и в
сильную жару
-
Можно с успехом выращивать генно-модифицированные породы, без угрозы проникновения таких видов в
природные экосистемы
-
Близость рынков сбыта
-
Возможность производства
дополнительных продуктов из отходов, например удобрений
Рис. 3. Форель, выращенная на современном
автоматизированном RAS
заводе с использованием
технологии Kaldnes (Helgeland Smolt, Норвегия)
Перемещение фермерских хозяйств в
открытое море может ограничить их воздействие на прибрежные экосистемы,
улучшить рассеивание отходов и сточных вод и снизить риск заболеваний у
выращиваемой рыбы.
Корабль - offshore
акваферма. Эта ферма работает. Но он произведен в Китае... Какова себестоимость рыбы? Имеет
ли этот бизнес конкурентные преимущества? Куда плывет этот корабль?
Будет ли создан флот таких кораблей? Инновации это очень позитивно,
но многие вопросы требуют своих ответов
Тем не менее, новые технологические решения необходимы
для преодоления проблем, связанных с оффшорными
аквафермами: большие расстояния,
бурные моря, хищники и опасные условия для дайвинга.
Аквакультура и
ветровая энергетика -
это хорошо совместимые виды бизнеса
Концепты
новых акваферм
Необходимы новые
клеточные садки для содержания рыбы и фермерские сооружения, чтобы
аквакультура могла перемещаться дальше от берега (рис. 5), приспосабливаться
к новым технологиям автоматизации и уменьшать вероятность того, что рыба
«убежит» из садка. Клеточные системы, как правило, становятся больше, в
результате чего образуются мега-аквафермы с высокоавтоматизированными
производственными процессами. Основная задача применения инноваций, чтобы
сделать садки для рыбы более устойчивыми к морским условиям, хищникам, к
обрастанию водорослями и моллюсками и легче поддающимися утилизации. Кроме
того, разрабатываются новые закрытые системы, которые находятся в открытом
океане, но при этом жестко контролируют водообмен, чтобы снизить риск
заболеваний и «побегов» рыбы.
Рис. 4. Системы замкнутого содержания
рыбы, которые могут быть с успехом интегрированы в уже действующие аквафермы.
Такое замкнутое содержание рыбы имеет ряд преимуществ – предотвращает
«побеги» рыбы, воздействие хищников, полностью автоматизирует кормление и
вылов рыбы (Hauge
Aqua)
Рис. 5. Специальные автоматизированные
садки-платформы, предназначенные для выращивания рыбы в открытом море,
AkerSolutions
(внизу). Такие системы устойчивы к штормам, могут быть использованы в
арктических условиях и созданы с использованием самых последних достижений
технической мысли
Точная
аквакультура - Precision Finfish Farming (PFF)
Хорошая новость заключается в том, что мы
наблюдаем появление «точной аквакультуры» (рис. 6), которая ознаменует новую
эпоху в усилении контроля за аквафермами, даст более высокую прибыльность и
уменьшит воздействие на окружающую среду всех операций в морской и
indoor
аквакультуре. Многие новые технологии - робототехника, датчики, компьютерное
зрение, искусственный интеллект и IoT (Интернет вещей) - находят свое новое
применение в аквакультуре и порождают множество новых стартапов. Потенциал
рынка для всех этих инструментов является очень значительным.
Рис. 6. В
точной аквакультуре используются
подводные и надводные дроны, системы передачи и анализа биометрических
данных, позволяющие управляющему фермой принять то или иное решение
Генетика
не стоит в стороне
Современная генетика
позволяет выводить новые виды рыб, специально предназначенные для разведения
в искусственных условиях - на аквафермах, а также дает возможность улучшать
уже имеющиеся породы рыб.
Например, скорость
роста атлантического лосося, который выращивается в Норвегии, США, Канаде,
Чили, Новой Зеландии, уже значительно улучшилась по сравнению с дикой рыбой
в результате традиционной селекционной практики – и составляет три года (36
мес.). А современный ГМ-лосось (рис. 7) вырастает до размеров, приемлемых
рынком в 16-18 месяцев, а не через три года – так как растет круглый год, а
не так как обычный лосось – только в теплые месяцы года.
Селекционеры вывели большое количество
более продуктивных пород рыб и других водных организмов для аквакультуры:
обычный лосось, голец, форель и пинагор, для выращивания в садках,
генетически модифицированный лосось для выращивания на
RAS
заводах (рис. 2, 9), камбала и палтус,
кобия, тиляпии различной расцветки, различные виды сомов и угрей, сибас,
дорадо, бесчешуйный карп, креветки, омары, лобстеры, раки, лягушки, устрицы
и другие моллюски, и т.д.
Рис.
7. Современные достижения в аквакультуре, были бы не возможны без генетики.
Благодаря достижениям генетики, селекционеры выводят более продуктивные
породы рыб, с улучшенным усвоением корма, а также более устойчивых к
болезням и вредителям, с более быстрым ростом и лучшим качеством мяса. На
заднем плане фото, новая порода атлантического лосося – «AquAdvantage»,
выведенная учеными из Канады и США (AquaBounty) на переднем плане – обычный
атлантический лосось
Восстание
роботов
На сегодняшний день
морские аквакультурные операции зависят от ручной работы и тщательного
контроля со стороны людей, включая рискованные и очень дорогие погружения в
садки, подводный осмотр, ремонт, очистку и сбор урожая. Полная автоматизация
обещает сделать такие операции более эффективными и контролируемыми, а также
сделать фермерское хозяйство жизнеспособным в открытом море или в условиях
шторма или в других сложных погодных условиях. В настоящее время перед ROV
стоит задача мониторинга и отчетности о состоянии, размере и количестве
рыбы. Роботы-дроны (рис. 8, 11), могут осматривать и чинить сети, чтобы
предотвратить «побеги» рыбы и потери, а также удалять мертвую рыбу и
экскременты, тем самым управляя отходами. Точно так же и автоматические
роботы-кормушки (рис. 9), которые обеспечивают более высокие темпы роста и
эффективность кормления, все чаще используются во всех видах аквакультурных
операций.
Рис. 8. Использование подводных дронов
значительно сокращает затраты на подводную инспекцию акваферм, позволяют
идентифицировать вредителей, и они могут работать в шторм и в очень холодной
воде (Blueye Underwater Drone)
Какие преимущества дает использование
подводных дронов-роботов:
-
С подводным беспилотником можно
быстро и легко посмотреть, что происходит под поверхностью воды.
-
Дроны портативные, имеют простое
управление и эксплуатацию – его можно запустить в воду, и уже через
несколько минут можете провести подводный контроль. Это дает вам
возможность лучше принимать решения, улучшать планирование и сокращать
ненужные затраты на ремонт
-
Инспекция подводной части садков и
качества швартовки значительно упрощается. Простое и быстрое
развертывание и запуск дрона
-
В некоторых регионах мира, а также в
некоторых ситуациях невозможно быстро организовать и привести на место
команду дайвинга - это может занять несколько дней. А с подводным дроном,
такие проверки могут быть выполнены немедленно. Это особенно важно для
удаленных акваферм и при работе в арктических, холодных водах
-
Стоимость одного дрона практически
равна стоимости работы одной команды дайверов, и дроном может управлять
экипаж с минимальной подготовкой - необходимо минимальные: обучение
оператора и техническое обслуживание
-
Функции автоматической глубины и
автоматического направления позволяют легко сохранять фокус съемки
-
Full HD камера и простая запись
видео. Возможность потоковой онлайн передачи видео для удаленных
зрителей (требуется сеть 4G и потоковое оборудование)
-
На большинстве акваферм ферм обычно
уже установлено стационарное оборудование для подводного наблюдения при
помощи камер, но подводный беспилотник даст доступ к областям,
недоступным для камер. Сочетание стационарных камер и подводного
беспилотника даст наиболее полную картину ситуации
-
В случае любого непредвиденного
инцидента на аваферме, необходимо быстро получить четкое представление о
ситуации, прежде чем принимать какие-либо решения. Существует много
ситуаций, когда очень важно знать о том, что что-то случилось с
инфраструктурой рыбоводческого хозяйства под поверхностью воды, обычно
такое обследование нужно после тяжелых штормов или после регулярных
сервисных работ, выполняемых сервисными судами. Из-за высокой стоимости
услуг дайверов и внешних операторов ROV, необходимые проверки могут быть
проигнорированы фермером или отложены, что значительно увеличивает
риски. С подводным дроном, проверки могут проводиться на месте и в любой
ситуации - сохраняя активы аквафермы в безопасных условиях.
Рис. 9. Роботизированное кормление
тиляпии на акваферме при помощи робота Arvo-Tec Robotic Feeder
Роботы - кормушки в
сочетании с дистанционным управлением, специально разработанным
пользовательским интерфейсом и командные пункты управления аквафермой,
предоставляют поддержку в принятии важных решений и дают очень ощутимые
преимущества, ведь затраты на кормление - это самая дорогая часть
производства в аквакультуре, составляющая 50-60% от общих затрат на
производство рыбы.
Сенсоры и
возможности
Автоматизированные
системы (рис. 10), в сочетании с сенсорными технологиями робототехники,
компьютерного зрения и / или искусственного интеллекта (ИИ) дают очень
хорошие возможности для развития и упрощения управления аквафермой,
управления болезнями в аквакультуре. Мониторинг параметров окружающей среды
с помощью различных сенсоров, позволяет непрерывно оптимизировать условия
роста и кормления, а также более своевременно принимать корректирующие меры
в случае обнаружения травм или заболеваний у рыбы. Интеграция с ИИ расширяет
возможности их применения, и рыбные фермы, на которых выращивается один вид
(например, выращивание лосося или форели), являются идеальным местом для
применения ИИ, чтобы закрепить позиции этой технологии в индустрии
производства морепродуктов.
Рис.
10. VAKI Biomass Daily – система сенсоров и анализа данных, дающая
возможность определения биомассы рыбы в садках, то есть позволяющая точно
определить вес рыбы
Для мониторинга рыбы в
садках, ее поведения и благополучия используют различные системы: эхолоты и
акустическую телеметрию, интегрированные в рыбу электронные чипы - метки с
акселерометрами и датчиками глубины и акустическими модемами для передачи
данных. Практически на каждой современной ферме для контроля поведения рыбы
используют подводные стерео видеокамеры. Современные сенсоры (Sensorfish)
помогают собирать биометрические данные, такие как скорость движения рыбы,
помогают обнаруживать раны и повреждения, а также заболевания.
Рис. 11. Использование подводных дронов
дает много преимуществ и упрощает управление аквафермой (на фото – подводный
дрон Blueye Underwater Drone)
Подводные
лазерные битвы
Использование подводных
лазеров – звучит как фантастика, но это реальность современной аквакультуры.
Лазеры (рис. 12), это очень эффективный метод уничтожения паразитов на рыбе,
без нанесения ущерба и стрессов для самой рыбы.
Подводные лазеры
используются для контроля паразитов, которые наносят очень существенный вред
(морские вши лосося). Традиционно для борьбы с этой проблемой обычно
используют вылов всей рыбы из садка и ручное удаление паразитов или
использование химических обработок фармацевтическими препаратами. Удаление
паразитов лосося при помощи лазеров, позволяет рыбе плавать в естественной
среде обитания, не испытывая при этом каких-либо стрессов. Это означает: нет
обработок химикатами, нет голодания рыбы, что обычно происходит после
традиционных методов борьбы, нет скученности, механических повреждений и
стрессов рыбы, нет ущерба для рыбы или окружающей среды, нет гибели рыбы
после обработки. Рыба сохраняет высокие привесы и дает высокую прибыль
фермерам. Рыбоводы избегают трудоемких и нецелесообразных операций, экономят
затраты на использование рабочей силы и ручные операции, и получают меньше
потерянных дней для кормления рыбы, а соответственно и больший привес на
единицу использованного корма.
Также не менее интересным является
использование в аквакультурном бизнесе для борьбы с паразитами и
кавитационных технологий (AFS)–
обычно применяют автономные кавитационные излучатели, управляемые мощной
компьютерной системой и оснащенные удаленным контролем.
Рис.
12. Можно ли использовать лазер под водой? Фантастика стала реальностью и подводные лазеры – это
высокотехнологичные системы, с элементами искусственного интеллекта, которые
в полностью автоматическом режиме сканируют проплывающую мимо рыбу, и
уничтожают при помощи лазера, прикрепившихся к рыбе паразитов
Разведение
морских растений и микроскопических водорослей
Разведение водорослей –
новая тенденция в мировой аквакультуре. В Японской культуре, водоросли
считаются ценным продуктом, имеющим высокое содержание ценных веществ и
микроэлементов – способствующим активному долголетию. Водоросли растут
намного быстрее, чем рыба и имеют более короткий срок окупаемости вложений.
Они дополняют разведение рыбы, моллюсков и ракообразных (креветок, омаров,
лобстеров и крабов). При своем размещении ниже по течению от садков с рыбой
или другими водными организмами, они используют отходы их производства для
своего роста и развития, как удобрения. Выращивание водорослей на
традиционных аквафермах дает возможность получить дополнительную прибыль.
Водоросли – это биомасса с большим потенциалом применения:
-
продукты питания
-
в биоэнергетике
-
корма
-
биоактивные соединения
-
высокоценные химические вещества
-
химические строительные блоки
-
удобрения, и т. д.
Аквапоника
– новый шаг в производстве органических продуктов питания
Аквапоника (рис. 13)
предлагает комбинированные решения – совместное выращивание рыбы и различных
сельскохозяйственных растений, например салата. При этом отходы
жизнедеятельности рыб, служат для питания растений. Что дает взаимную
выгоду. Аквапоника в последнее время служит одним из лидирующих направлений
органических стартапов, связанных с аквакультурой и тепличным бизнесом.
Такое производство дает органически чистую продукцию. Наиболее приспособлены
к такому совместному выращиванию различные виды салатов, а также виды рыб,
не требующие большого количества кислорода – караси, тиляпии, карпы, сомы.
Рис.
13. Аквапоника, совместное выращивание салатов различных сортов и карпов кои
Платформы
для Смарт-Менеджмента
В аквакультуре начинают
развиваться интеграция всех технологий в новых платформах Интернета вещей (IoT),
которые работают как самооптимизирующиеся автоматизированные системы. Новые
удобные интерфейсы управления предоставляют (высококвалифицированным)
операторам аквафермы доступ к информации в режиме реального времени и дают
возможность давать необходимые команды прямо со своих мобильных телефонов
или планшетов (рис. 14). Все крупные аквафермы в развитых странах очень
заинтересованы в таких технологиях. Однако существуют очень большие
возможности для роста рынков сбыта таких систем, в случае, если сделать их
массовыми и доступными для тысяч операторов аквакультуры в развивающихся
странах.
Рис.
14. Работа на специальном защищенном планшете для акваферм с системой
интеллектуального потока VAK от Pentair, которая помогает собирать и
анализировать биометрическую информацию
Будущее
аквакультуры
Без сомнений, что
будущее аквакультуры напрямую связано с инновациями, так как это более
прибыльный и более трудный бизнес в сравнении с традиционным сельским
хозяйством. Не зря этот бизнес начал развиваться только тога, когда уровень
технологического развития и генетики достиг определенных успехов.
Аквакультура – это восходящий бренд, рынки тут еще не освоены, а перспективы
поистине неограниченны!
-------------------------
Обращайтесь к нам по вопросам консалтинга
и создания прибыльного бизнеса!
Гарантируем
качество услуг наивысшего международного уровня!
ПОРТФОЛИО
Дисклеймер
©Все
права защищены. Защита авторских прав и правила сайта
©Agricultural Consulting Service.
Бизнес-консалтинг. Создание
современного бизнеса под ключ. Технический
аудит. Как получить дополнительную прибыль? Консультационные услуги по сельскому
хозяйству, аквакультуре, природным ресурсам, окружающей среде, безопасной
энергии в промышленности и строительстве...
www.farming.org.ua |