Một luồng không khí trong lành - các bọt khí siêu mịn làm cho nuôi trồng thủy sản bền vững

Các thiết bị tạo ra các bọt khí siêu mịn đang ngày càng trở nên phổ biến trong một loạt các hoạt động nuôi trồng thủy sản, với ngày càng nhiều các nghiên cứu hỗ trợ giá trị của chúng - cả trong việc cải thiện sản xuất và giảm tác động môi trường của ngành.

Máy móc sản xuất bọt khí (hình bên trái) có thể giúp các nhà sản xuất đạt được mật độ nuôi thả cao hơn và cải thiện FCRs. Ảnh: Moleaer

Oxy quan trọng như thế nào đối với sự sống? Giữ hơi thở của bạn trong một phút để tìm hiểu

Oxy hòa tan là một trong những yếu tố quan trọng nhất hạn chế mật độ thả và năng suất sản xuất trong nuôi trồng thủy sản. Mức độ oxy thấp hạn chế sức khỏe và sự sống sót của đàn nuôi , đồng thời hạn chế vi khuẩn nitrat hóa phân hủy chất thải hữu cơ.

Các nhà khai thác nuôi trồng thủy sản giải quyết vấn đề này bằng cách sục khí vào trang trại của họ với mọi thứ, từ bánh guồng đến đá bọt, tạo ra các bong bóng quen thuộc mà chúng ta thường thấy trong bể nuôi.

Khái niệm truyền thống về sục khí rất đơn giản. Bằng cách khuấy động vật lý bề mặt nước, oxy trong khí quyển được hòa tan vào các lớp trên cùng của nước. Không chỉ làm vỡ bong bóng, mà các máy sục khí kiểu cũ trung bình chỉ còn có thể hòa tan 3% oxy trên mỗi foot nước vì các bong bóng nhanh chóng nổi lên trên bề mặt. Ôxy cũng được tập trung ở các lớp nước trên cùng, ở trên đó hầu hết các loài cá nuôi đều tập trung cả ngày. Hậu quả là thiếu oxy ở đáy ngăn cản vi khuẩn nitrat hóa hiếu khí phân hủy chất thải, tạo ra các lớp bùn chứa nhiều mầm bệnh khác nhau, đồng thời làm suy giảm chất lượng nước nhanh chóng.

Thông qua đổi mới và tìm nguồn cung ứng bền vững, chúng tôi sẽ hợp tác với các đối tác trong ngành và xác định lại các thành phần thức ăn nuôi trồng thủy sản truyền thống. Đến năm 2030, 50% nguyên liệu thô của chúng tôi sẽ là dạng tròn & dạng thuốc bổ.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu oxy có thể được truyền trực tiếp vào cột nước? Những lợi ích nào mà một giải pháp sục khí có thể mang lại cho bất kỳ hệ thống nuôi nào một cách đồng đều và hiệu quả? Tháng này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn bọt khí siêu mịn, bong bóng nhỏ có tác động lớn.

Các nguyên tắc cơ bản của bọt khí siêu mịn. Ảnh: Moleaer

Bọt khí siêu mịn là gì?

Nói một cách đơn giản, bọt khí siêu mịn là những bong bóng rất rất nhỏ, nhỏ hơn hạt muối khoảng 2.500 lần. Tất cả nhưng không thể nhìn thấy bằng mắt thường, các quả cầu nhỏ không còn đủ lớn để nổi lên mặt nước.

Với đặc tính gần với các hạt keo (các hạt rắn nhỏ lơ lửng trong pha chất lỏng) hơn bong bóng, chúng trở nên nổi trung tính và có thể lơ lửng trong cột nước trong nhiều tháng, bão hòa các mức nước đã chọn bằng oxy.

Bọt khí siêu mịn được tạo ra bằng cách khuếch tán oxy nén vào dòng nước chảy nhanh, chúng sẽ lan rộng hơn và làm tan các bong bóng. máy tạo oxy nanobubble  có hiệu suất truyền oxy lên đến 85%, gấp gần 30 lần tốc độ của máy sục khí truyền thống. Con số này cao hơn đáng kể so với các hệ thống oxy hóa tiên tiến khác, bao gồm nón oxy, máy tách nước và máy sục khí venturi.

Máy làm oxy bằng bọt siêu mịn của Moleaer có hiệu suất truyền oxy lên đến 85%, cao hơn gần 30 lần so với máy sục khí và bánh xe cánh khuấy truyền thống

Điều quan trọng không kém là các hạt nano hoạt động hiệu quả như các hạt rắn, cọ rửa và khử trùng bề mặt - như giấy nhám - để tiêu diệt tảo, màng sinh học và mầm bệnh. Khi được kích thích, các bong bóng giải phóng các gốc hydroxyl, giúp giảm thiểu chất gây ô nhiễm.

Những đặc điểm này đã dẫn đến công nghệ nanobubble nhanh chóng trở nên phổ biến trong lĩnh vực quản lý nước thải như một công cụ xử lý nước hiệu quả cao. máy tạo oxy nanobubble  có thể mang lại những lợi thế tương tự trong nuôi trồng thủy sản bằng cách tăng mật độ thả nuôi mà không ảnh hưởng đến chất lượng nước, đồng thời có khả năng làm giảm tác động của mầm bệnh. Các hệ thống có sẵn được thiết kế theo mô-đun, dễ dàng lắp đặt và có thể tăng hoặc giảm quy mô khi cần thiết, với các lưu lượng xả máy phát khác nhau, từ dưới 20 đến hơn 1000 gallon mỗi phút.

Gần đây, Fish Site đã phỏng vấn ba người đề xuất nanobubble và đây là những gì họ phải nói về công nghệ này và những lợi thế của nó đối với người nuôi tôm và cá.

Tăng mật độ nuôi và cải thiện hiệu suất

Tùy thuộc vào các thông số, các hệ thống sục khí truyền thống thường cho phép nuôi tới 40 kg hải sản trên một mét khối. Với công nghệ nanobubble, điều này có thể được nâng lên 80 kg hoặc hơn. Từ 30HP đến 200HP của máy sục khí bánh guồng truyền thống thường được sử dụng trên mỗi ha, nhưng máy tạo oxy nanobubble  hiệu quả hơn có thể làm thoáng nước tốt hơn mà sử dụng ít năng lượng hơn.

Một nghiên cứu năm 2020 của Indonesia được công bố trên Tạp chí Nuôi trồng và Thủy sản đã so sánh tác dụng của máy tạo bọt nano và máy sục khí khuếch tán truyền thống trong các trang trại nuôi tôm. Thiết lập nanobubble tăng gấp đôi sản lượng trong khi cải thiện tỷ lệ sống và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn .

Tại một trại sản xuất giống cá hồi của Hệ thống Nuôi trồng Thủy sản Tuần hoàn (RAS) ở Canada, một công ty đã ghi nhận lượng sinh khối cá tăng 22% sau khi sử dụng các bọt khí siêu mịn trong một tháng.

Bằng cách ổn định nồng độ oxy hòa tan, người nuôi có thể tối ưu hóa quá trình trao đổi chất của tôm hoặc cá nuôi. Điều này giúp tăng cường FCR, tăng trưởng và sức khỏe tổng thể, và do đó tăng sản lượng tổng thể.

“Động vật nuôi không thể tiêu hóa thức ăn hiệu quả trong điều kiện nồng độ oxy thấp. Bằng cách ổn định nồng độ oxy hòa tan, người nuôi có thể tối ưu hóa quá trình trao đổi chất của tôm hoặc cá nuôi. Điều này giúp tăng cường FCR, tăng trưởng và sức khỏe tổng thể, và do đó làm tăng sản lượng tổng thể, ” Nik Nurasyikin của RAS Aquearch ’s cho biết. Công ty của cô có trụ sở tại Singapore và cung cấp các giải pháp cho các trang trại nuôi cua biển và trang trại nuôi tôm trong nhà sử dụng công nghệ biofloc và nanobubble (hãy nhớ xem các video YouTube tuyệt vời của họ).

Mặc dù cũng có thể áp dụng cho các ao và các khu vực trống, công nghệ nanobubble đặc biệt thích hợp cho các thiết lập RAS nhằm mục đích sản xuất mật độ cao. Các khu vực và quốc gia nơi không gian ở mức cao - chẳng hạn như Châu Âu, Nhật Bản hoặc Singapore - có thể sử dụng công nghệ này để sản xuất hiệu quả hơn cá hoặc tôm trên mỗi mét khối.

“Nuôi tôm mật độ dày đặc đòi hỏi phải sục khí mạnh, đặc biệt là khi tôm trưởng thành và tiêu thụ nhiều oxy hơn. Nurasyikin giải thích: Vì các hạt nano tồn tại lâu trong cột nước, chúng cung cấp cho động vật nuôi đủ oxy, đồng thời làm sục khí ở các lớp đáy để tạo ra vi khuẩn nitrat hóa hiếu khí phân hủy chất thải. Nuôi tôm cần có sục khí tốt và chất lượng nước cao.

Hệ thống này cũng rất phù hợp để nâng cao năng suất của các hệ thống biofloc , hệ thống yêu cầu nước chảy được cung cấp oxy tốt để ngăn chất rắn lắng đọng. Việc thiết lập biofloc phải tránh các điểm chết , nơi tạo ra các vùng yếm khí để tạo ra amoniac và mêtan chết người.

Một máy phát nanobubble Moleaer tại nơi làm việc tại một trang trại cá. Ảnh: Moleaer

“Nước trong hệ thống biofloc sáng lên từ sô cô la đen thành màu sô cô la sữa sau khi viên nén nano được giới thiệu”, Warren Russell, người đồng sáng lập Moleaer , nhà cung cấp giải pháp oxy hóa và chất lượng nước có trụ sở tại Hoa Kỳ, cho biết. . “Quá trình vận chuyển oxy có thể đi sâu hơn trong bông cặn, tạo ra khối lượng tế bào khỏe mạnh hơn và quá trình keo tụ.”

Vấn đề nan giải lớn liên quan đến sự khôn ngoan của việc nuôi cá hoặc tôm quá dày và điều này ảnh hưởng như thế nào đến quyền lợi động vật. Ví dụ, người ta khuyến nghị rằng các trang trại nuôi cá hồi với mật độ không quá 20 kg / mét khối, tuy nhiên các hệ thống RAS điển hình cần mật độ cao hơn để có lợi nhuận. Mặc dù công nghệ nanobubble có thể làm cho mật độ nuôi cao hơn, nhưng điều này cần được xem xét rất cẩn thận trong việc nuôi trồng hải sản ngày mai.

Ngăn chặn mầm bệnh

Russell giải thích: “Có hai phần chính để kiểm soát bệnh tật hoặc mầm bệnh. “Đầu tiên là tránh các vùng chết với lượng oxy bão hòa thấp. Thứ hai là loại bỏ cặn bẩn trên bề mặt màng sinh học, do đó làm giảm mầm bệnh, cụ thể là nấm và vi khuẩn ”.

Ở Chile, Moleaer đã sử dụng công nghệ của mình kết hợp với một sản phẩm hóa học để xử lý 310 tấn cá hồi trưởng thành trong một lồng 40 x 40 mét. Chỉ trong hai giờ 20 phút, 85% rận biển trưởng thành đã được loại bỏ, đây là kết quả tốt nhất của một lần điều trị duy nhất cho đến nay. Cá cũng bình tĩnh hơn đáng kể và không bị căng thẳng do điều trị.

Hình ảnh cá được xử lý bằng các bọt khí siêu mịn để loại bỏ ký sinh trùng. Ảnh: Moleaer

Nurasyikin cho biết thêm: “Nghiên cứu cho thấy rằng các viên nén nano làm giảm Vibrio và các vi khuẩn truyền nhiễm khác trong tôm bằng cách tạo ra các gốc oxy tự do loại bỏ vi khuẩn, dẫn đến ít chết hơn và năng suất tốt hơn. Điều này cũng cho phép người nông dân giảm thiểu việc sử dụng các loại thuốc kháng sinh đắt tiền - tiền thân của các sản phẩm chất lượng cao, được sản xuất bền vững và lành mạnh hơn.

Tiềm năng xử lý sinh học

Vào năm 2013, công nghệ nanobubble đã được áp dụng để thổi bay sự sống trở lại đáy biển đang suy thoái ở Yokohama, Nhật Bản , nơi chỉ còn lại các loại sinh vật biển là giun và một số loài trai. Các lớp trầm tích nặng thường là nơi sinh sống của các quần thể vi khuẩn kỵ khí, ưa lưu huỳnh như Beggiatoa và nấm, tạo ra các vùng chết lù đù không có hầu hết các dạng sống. Một máy phát nanobubble đã được đưa vào hoạt động dưới mực nước tám mét và trong vòng sáu tháng, cá, tôm và rong biển đã quay trở lại.

Vào năm 2018, một hồ nước nhỏ ở Florida, Hoa Kỳ, bị tràn ngập bởi tảo xanh lục độc hại đã được xử lý bằng máy phát điện nano NABAS. Trong vòng chưa đầy một tuần, hầu hết tảo đã biến mất và động vật hoang dã đã quay trở lại.

Các chuồng cá ở Philippines nuôi cá rô phi và cá sữa ở các vùng nước bị phú dưỡng nặng. Những điều kiện này tạo ra nồng độ ôxy thấp, nguy hiểm đến tính mạng và không tối ưu cho nuôi tôm cá. Công nghệ nanobubble có thể thổi luồng sinh khí mới vào các hệ thống như vậy. Ảnh: Gregg Yan

Khả năng khắc phục các vị trí bị suy thoái của bong bóng nhỏ cuối cùng có thể giúp giải quyết các lớp bùn dày gây ảnh hưởng đến các trang trại cá hồi ven biển, đồng thời làm sạch chất thải tích tụ nhiều năm trong các hồ và ao nuôi. Điều này không chỉ giúp cải thiện sức khỏe của đàn vật nuôi - nó còn làm cho công nghệ nanobubble trở thành nhà vô địch về tính bền vững bằng cách giải quyết nước thải và xả bùn.

Ngoài việc được sử dụng để cải tạo đáy biển bên dưới các trang trại cũ được vận hành bởi các công ty không quá coi trọng tính bền vững, công nghệ nanobubble cũng có thể được đưa vào luật nuôi trồng thủy sản - yêu cầu người nông dân không chỉ phải trả tiền phạt khi hoạt động của họ dẫn đến bùn dư thừa trên đáy biển, nhưng cũng yêu cầu họ ngay lập tức khắc phục mọi sự xuống cấp của đáy biển bằng các bọt khí siêu mịn.

Chi phí triển khai

Như với hầu hết các công nghệ mới, máy phát nanobubble đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn hơn so với các máy sục khí truyền thống như bánh guồng. Trong khi một bánh guồng 2HP có giá dưới 500 đô la, thì một máy tạo oxy nanobubble  2HP do châu Á sản xuất có giá lên đến 3.000 đô la, với những máy phát điện cao cấp thậm chí còn đắt hơn. Tuy nhiên, chi phí ban đầu cao hơn sẽ được bù đắp nhiều hơn bằng việc tiết kiệm năng lượng và bảo trì. Máy móc ít bị bám bẩn và các vấn đề kỹ thuật. Một số công ty hiện đang cung cấp các thử nghiệm và cho thuê thí điểm để chứng minh giá trị của công nghệ.

Trong số nhiều lợi thế mà các bọt khí siêu mịn mang lại là giảm chi phí vận hành vì mật độ thả nuôi cao hơn ... cộng với chất lượng nước tốt hơn và chi phí năng lượng thấp hơn.

Ông Russell cho biết: “Có thể có những rào cản về chi phí ban đầu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nhưng trong số nhiều lợi thế mà các bọt khí siêu mịn mang lại là giảm chi phí vận hành vì mật độ nuôi cao hơn do sản xuất oxy hiệu quả, cộng với chất lượng nước tốt hơn và chi phí năng lượng thấp hơn”.

Cooke Aquatology Chile, công ty đang cung cấp oxy cho một bể nuôi cá hồi với hơn 1,5 triệu con cá bằng ba nón oxy thoát ra 134 lít mỗi phút và tốn 200 đô la một ngày để chạy, so sánh kết quả của một máy phát nanobubble 10HP đơn lẻ cộng với một nón oxy, cùng sử dụng chỉ 54 lít oxy mỗi phút và chi phí 100 đô la một ngày. Khoản tiết kiệm hàng tháng của thiết lập sau vượt quá $ 3,100 và cắt giảm một nửa chi phí điện và oxy.

Máy tạo oxy nanobubble có chi phí khởi động tương đối cao, nhưng tiết kiệm năng lượng và bảo trì đang khiến người dùng đầu tư trở lại trong khoảng một năm và tiết kiệm sẽ diễn ra sau đó. Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi một nguồn cung cấp điện ổn định, không phải lúc nào cũng có sẵn ở châu Á hoặc châu Phi. Tuy nhiên, máy phát điện bằng năng lượng mặt trời hoặc động cơ diesel có thể thủy triều hóa hệ thống khi mất điện.

Hector Nava của Nuagua , một công ty có trụ sở tại Hà Lan cung cấp các giải pháp xử lý nước và sục khí tiên tiến cho biết: “Người nông dân có thể nghĩ rằng họ không thể mua được công nghệ mới vì nó có vẻ đắt tiền, đặc biệt là khi quy đổi sang đồng nội tệ của họ . “Những gì họ thực sự không thể mua được là sự kém hiệu quả trong sản xuất. Ở châu Á, nơi nước nóng, sục khí là một thách thức lớn cần giải quyết. Các thiết bị sục khí truyền thống hoặc rẻ tiền sẽ chỉ đơn giản là hạn chế sản xuất, trong khi công nghệ tốt sẽ tự trả giá cho chính nó ”.

Một máy phát hạt nano Moleaer được triển khai tại một địa điểm để khắc phục đáy biển. Ảnh: Moleaer

“máy tạo oxy nanobubble  không quá phức tạp để bảo trì, miễn là bạn hiểu các nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng áp suất để điều áp oxy thành dung dịch. Khía cạnh phức tạp nhất là sử dụng hệ thống giám sát oxy hòa tan để tối ưu hóa lượng điện năng được sử dụng bởi mỗi máy phát điện, mà các cảm biến tương tự cũng có thể được sử dụng, ”Nurasyikin kết luận.

Tuy nhiên, việc sửa chữa và thay thế phụ tùng có thể tốn thời gian và tốn kém hơn một chút, vì các chuyên gia và nguyên vật liệu thường phải bay từ nước ngoài vào.

Mặc dù vậy, tương lai có vẻ tươi sáng đối với những bong bóng nhỏ này, có tiềm năng thúc đẩy sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu đồng thời giảm cả chi phí sản xuất và tác động môi trường của các bể bùn dưới các trang trại ven biển.

Người nuôi quan tâm có thể liên hệ với RAS Aquatology , Moleaer , NABAS , Nuagua , Suchart Marine Aquatology và các nhà cung cấp nanobubble khác để kiểm tra nước trước khi chúng nổi bọt và cho cá sinh sôi.