シーフードに対する世界的な需要は高まっていますが、伝統的な釣りと養殖方法は大きな課題に直面しています。乱獲は野生の魚の株を枯渇させることであり、従来の養魚場は大きな環境への影響を与える可能性があります。解決策が出現しています: 再循環養殖システム(RAS) 。この革新的な技術は、魚の生産方法を変え、従来の方法に代わる持続可能で効率的で柔軟な代替品を提供しています。
その中心にある再循環養殖システムは、廃棄物を除去して最適な水質を維持するために継続的に処理することで水を再利用する陸上の魚農業技術です。新しい水の連続的な流れに依存する従来のオープンポンドまたはネットペンシステムとは異なり、RASは閉ループとして動作します。これにより、農業環境を完全に制御できます。
RAをミニチュアで自己完結型の生態系と考えてください。魚タンクからの水は収集され、一連の特殊な治療成分を通じてルーティングされます。これらのコンポーネントは、5つの重要な機能を実行するために連携します。
固形物の除去: 未食飼料や魚の糞などの固形廃棄物を除去します。
バイオフィルテーション: 毒性廃棄物(アンモニアと亜硝酸塩)をあまり有害物質(硝酸塩)に変換します。
曝気/酸素化: 魚の溶存酸素を補充します。
温度制御: 養殖されている種の理想的な水温を維持します。
消毒: 有害な細菌と病原体を除去します。
治療すると、きれいな水は魚タンクに送り返され、そこでサイクルが再び始まります。この継続的なプロセスにより、RAは従来の水産養殖より90%以上の水を使用することができ、持続可能な食料生産のための強力なツールになります。
RASテクノロジーの閉ループの性質は、従来の養殖よりも多くの重要な利点を提供し、業界で最も差し迫った課題のいくつかに対処しています。これらの利点は、環境、経済、バイオセキュリティの3つの主要な分野に分類できます。
RASは、環境への影響が最小限であるため、持続可能な食料生産のための強力なツールです。
水使用量の減少: 水を継続的にろ過して再利用することにより、RAS施設は、従来のフロースルーシステムで必要な水量の10%未満で動作できます。これにより、地元の淡水源に対する需要が大幅に減少します。これは、水不足の世界に重大な関心事です。
環境への影響の低下: 閉ループシステムは、固形廃棄物と溶解した栄養素の捕獲と治療を可能にします。これにより、栄養が豊富な廃水が川、湖、または海洋に放出され、富栄養化を引き起こし、局所水生生態系に害を及ぼす可能性があります。濃縮廃棄物は、多くの場合、肥料として再利用され、真に循環経済を生み出すことができます。
脱出の排除: 陸上システムとして、農業魚が野生に逃げるリスクはありません。これにより、在来の魚の個体数は、潜在的な遺伝的混合または疾患の導入から保護します。これは、海洋ネットペン農場との一般的な問題です。
RASへの初期投資は高くなる可能性がありますが、長期的な経済収益率はしばしばかなりのものです。
生産収量の増加: 水質、温度、および摂食スケジュールを正確に制御する能力は、魚の最適な成長条件につながります。これにより、成長率が高まり、在庫密度が高くなり、最終的には、フットプリントが小さいことからの収量が大きくなります。
一年中生産: 季節の屋外農場とは異なり、RAS施設は継続的に運営され、年間365日魚を生産できます。この安定した予測可能なサプライチェーンにより、生産者は一貫した市場需要を満たし、より安定した価格を指揮できます。
場所の柔軟性: RASは陸上であり、水を再利用するため、農場はどこにでも配置できます。都市部、砂漠、または自然の水域から遠く離れた地域です。この主要市場への近さは、輸送コストと炭素排出量を削減し、消費者に新鮮な地元の魚介類を提供します。
RASの囲まれた環境は、外部の脅威に対する自然な障壁を提供します。
疾患予防の強化: UV滅菌剤やオゾンジェネレーターなどのコンポーネントで水を滅菌および制御する能力は、病原体がシステムに入るリスクを大幅に減らします。これにより、抗生物質やその他の化学処理の必要性が最小限に抑えられ、より健康的な魚とよりクリーンな最終製品が生まれます。
外部汚染物質からの保護: RASは、魚を有害な藻類の花、寄生虫、化学汚染物質から保護し、オープンウォーター農場に影響を与える可能性があります。このレベルのバイオセキュリティにより、より安全で信頼性の高い生産プロセスが保証されます。
再循環養殖システムの成功は、一連の相互接続されたハイテクコンポーネントを通じて、手付かずの水質を維持する能力にかかっています。各部分は、魚のために安定した健康的な環境を作る上で重要な役割を果たします。
魚タンク: システムの開始点。これらのタンクは、魚が育てられる場所です。最新のRASデザインは、多くの場合、円錐形の底部を備えた円形のタンクを備えており、自己洗浄の流れを作り出します。
機械フィルター(固体除去): これは、廃棄物に対する防御の最初のラインです。主な機能は、水質を溶解して分解する前に、固体粒子(未食力や魚の糞など)を除去することです。最も一般的で効果的なメカニカルフィルターは次のとおりです。
ドラムフィルター: 細かいメッシュ画面を備えた非常に効率的なセルフクリーニングフィルター。魚タンクからの水が流れると、固形物が画面に捕獲されます。フィルターが詰まると、自動化された水位センサーが腰痛サイクルを引き起こし、内側から水を噴霧して画面をきれいにし、捕獲された固形物を洗い流します。
垂直流堆積タンク: このコンポーネントは、重力を使用して水から固体を分離します。水はその流れを遅くする方法で導入され、より重い粒子がタンクの底に沈殿することができ、そこでスラッジとして定期的に除去できます。これは、幅広い粒子サイズを処理するために、他のフィルターと組み合わせてよく使用されます。
マイクロドラムフィルター: より高度なバージョンのドラムフィルター。さらに細かいメッシュを使用して、標準フィルターを通過する可能性のある非常に小さなまたはコロイド粒子を除去します。
バイオフィルター(硝化): これはRASの「生物学的エンジン」です。固形物を除去した後、水には溶けた廃棄物、主にアンモニアが含まれており、魚に非常に毒性があります。バイオフィルターは、有益な細菌がコロニー化して硝化を行うための大きな表面積を提供します。これらの細菌は変換します:
アンモニア(NH3)から亜硝酸塩(NO2-)に、そして...
硝酸塩(NO2-)に硝酸塩(NO3-)に。硝酸塩は毒性がはるかに少なく、最小限の水交換を通じて管理するか、他の手段で除去することができます。
曝気と酸素化システム: 魚と有益な細菌は、生き残り、繁栄するために高レベルの溶存酸素を必要とします。 RASシステムは、低毛の酸素、空気ディフューザー、およびその他の機器を使用して、純粋な酸素を水に注入し、高密度生産に最適な酸素レベルを確保します。
温度制御: 魚種には、最適な成長のために特定の温度要件があります。チラーとヒーターは、外部の気象条件に関係なく、一年中安定した水温を維持するために使用されます。
UV滅菌剤とオゾンジェネレーター(消毒): 病気の発生を防ぐために、魚タンクに戻される前に水が消毒されます。
UV滅菌剤: 紫外線を使用して、水が通過するときに細菌、ウイルス、寄生虫などの病原体を殺したり、滅菌したりします。
オゾンジェネレーター: オゾン(O3)は強力な消毒剤と酸化剤です。水に注入すると、溶解した有機化合物を分解し、亜硝酸塩レベルを低下させ、広範囲の病原体を殺します。オゾンを使用すると、水の透明度が改善され、バイオフィルターのワークロードが減少します。
タンパク質スキマー: 主に海洋(塩水)養殖で使用されていますが、タンパク質スキマーは溶解した有機化合物と機械的フィルターでは捕捉できない細かい固形物を除去するための重要な成分です。それは、有機廃棄物が順守する細かい泡の泡を作成し、効果的に水から「スキミング」することで機能します。
インキュベータ: 一次水処理ループの成分ではありませんが、 インキュベータ の重要な部分です Ras Hatchery 。魚の卵の人工インキュベーションのための制御された環境を提供し、高いhatch化速度と、それらが主要な成長タンクに移される前に炒め物の健全な発達を確保します。
非の打ちどころのない水質を維持することは、RAS操作の成功にとって最も重要な要因です。以前に説明したすべてのコンポーネント(ドラムフィルターからバイオフィルターや酸素化システムまで)は、少数の主要な水パラメーターを正確に管理するように設計されています。一貫した監視と制御は、魚の健康と福祉、およびシステム全体の効率を確保するために不可欠です。
PH: pHは、水の酸性度またはアルカリ度を測定します。ほとんどの養殖種の場合、理想的なpH範囲は6.5〜8.0です。硝化を行う有益な細菌はpHの変動に非常に敏感であるため、バイオフィルターの有効性にとって安定したpHは重要です。
アンモニア(NH3) アンモニアは、魚によって排泄される主要な窒素廃棄物です。低濃度であっても、非常に有毒です。バイオフィルターの主な仕事は、この毒性アンモニアをあまり有害な化合物に変換することです。アンモニアレベルの定期的な監視は、毎日のRAS操作の交渉不可能な部分です。
亜硝酸塩(no2-): 亜硝酸塩は、硝化プロセスの中間製品です。アンモニアのように、酸素を運ぶ血液の能力を妨げるため、魚は毒性があります。バイオフィルターの第2段階は亜硝酸塩を硝酸塩に変換し、この変換が効率的に起こっていることを保証するために監視が不可欠です。
硝酸(NO3-): 硝酸塩は健康なバイオフィルターの最終製品であり、魚に対して比較的毒性がありませんが、長期間の高濃度は依然として有害です。硝酸塩レベルは、通常、小規模な定期的な水交換を通じて管理されます。
溶存酸素(do): これは、魚とバイオフィルター細菌が呼吸できる酸素です。水中でのDOの飽和は、生命をサポートするシステムの能力の直接的な指標です。 5.0 mg/l未満のレベルは、魚を強調したり、魚を窒息させたりすることさえあります。酸素化システムは、常に高いDOレベルを維持するために使用されます。
温度: 各魚種には、成長と健康に最適な温度範囲があります。安定した温度を維持することは、代謝と飼料効率にとって重要です。温度変動は、バイオフィルターの生物学的活動にも悪影響を与える可能性があります。
これらのパラメーターを細心の注意を払って監視し、通気や温度制御ユニットなどのシステムコンポーネントを調整することにより、魚の完全にバランスのとれた生産的な環境を作成できます。
再循環する水産養殖システムの制御された安定した環境は、多様な水生種の農業を成功させることができます。ただし、RASに関しては、すべての魚が平等に作成されるわけではありません。最も適切な種は、回復力があり、高い在庫密度に耐えることができ、急速に成長し、良好な市場価値を持つ種です。
ティラピア: 多くの場合、ラス水産養殖の「ポスターの子供」と考えられています。ティラピアは、その丈夫さ、広範囲の水質条件に対する耐性、および急速な成長率のために、非常に適しています。彼らのマイルドなフレーバーと確立されたグローバル市場は、小規模および大規模なRAS農場の両方に非常に人気のある選択肢となっています。
鮭: 歴史的にオープンネットペンで耕作されていましたが、アトランティックサーモンは近代的で大規模なRAS事業の主要な焦点です。 RASテクノロジーは、都市市場に近い高品質のサーモンの生産を可能にし、輸送コストを削減し、野生生態系に逃げるリスクを削減します。サーモンの高い市場価値は、RAS施設の重要な資本と運用コストを相殺するのに役立ちます。
マス: レインボートラウトやアークティックチャールなどの種も、RASにとって優れた選択肢です。それらは冷水種です。つまり、特定の温度範囲が必要ですが、急速に成長し、価値の高い市場で知られています。
バラマンディ: アジアの海の低音としても知られているこの種は、RASで人気を集めています。 Barramundiは、さまざまな塩分への適応性と優れた味と食感で知られている温水魚です。彼らは成長する市場の需要があり、収益性の高い選択肢となっています。
その他の種: RASに適した種のリストは、技術の進歩により常に成長しています。他の実行可能なオプションには、ナマズ、ストライプの低音、チョウザメ、さらにはハタやエビのような価値の高い海洋種も含まれます。この選択は、最終的には、地元の市場需要、種固有の成長要件、RASの技術的能力などの要因に依存します。
効果的なRAを設計するには、慎重な計画とエンジニアリングの原則を深く理解する必要があります。目標は、生物学的に健全であるだけでなく、経済的に実行可能でエネルギー効率の良いシステムを作成することです。適切に設計されたシステムは、メンテナンスを最小限に抑え、リスクを減らし、生産を最大化します。
システム容量とスケーリング: デザインの最初のステップは、ターゲットの生産能力を決定することです。これは魚の数だけではありません。これは、システムが特定の時間にサポートできる最終的なバイオマス(すべての魚の総重量)についてです。 RASは非常にスケーラブルですが、容量の増加はそれぞれ、ポンプやフィルターから酸素化システムまで、すべてのコンポーネントのサイズとパワーの対応する増加を必要とします。スケールアップには、予測される収益が資本コストの増加と運用コストを正当化できるようにするための詳細なビジネス計画が必要です。
タンクの設計とレイアウト: 魚タンクはシステムの中心です。さまざまな形が存在しますが、 円形タンク ほとんどのフィンフィッシュの業界標準です。それらの円筒形は、連続的で低速度の流れが中央の排水溝に固形廃棄物を集中させるのに役立つ自己洗浄作用を促進します。これにより、タンク内に残っている廃棄物の量が最小限に抑えられ、水質と魚の健康が向上します。タンクと配管のレイアウトは、ポンプによるエネルギー消費を減らすために、可能な限り重力の流れを優先する必要があります。
材料の選択: タンク、パイプ、およびその他のコンポーネントに使用される材料は、耐久性があり、無毒であり、腐食に耐性がなければなりません。 高密度ポリエチレン(HDPE) そして グラスファイバー タンクの最も一般的な選択肢は、簡単に清掃して消毒できる滑らかで非多孔質の表面のためです。 PVCは配管の標準です。耐久性のある高品質の材料を初めて使用することで、費用のかかる漏れ、障害、汚染の問題が発生します。
コンポーネントの統合: RASは、部品のコレクションだけでなく、統合されたエコシステムです。設計は、水の流量と各処理成分の容量が完全に一致することを保証する必要があります。たとえば、メインウォーターポンプの流量は、水質を維持するのに十分な周波数でフィルター全体をフィルター全体に移動するのに十分でなければなりません。一般的な設計戦略は、「スプリットフロー」システムを作成することです。このシステムでは、水の一部が特定の処理(脱窒やスラッジの除去など)のために迂回され、主要な流れは一次ろ過ループを通過します。
RASが設計および構築されると、その成功は細心の日常業務にかかっています。従来の農業とは異なり、RASは高度な技術的専門知識と一貫した監視が必要です。壊滅的な障害を防ぎ、収益性を確保するためには、給餌、廃棄物、およびシステム全体の健康の適切な管理が不可欠です。
給餌戦略: フィード管理は間違いなく最も重要な運用上のタスクです。過食は、無駄な飼料、固形廃棄物の増加、およびバイオフィルターのより高い負荷につながります。これは、水質を急速に低下させる可能性があります。逆に、摂食不足は、魚の成長を阻止し、生産を減らします。多くの最新のRAS施設では、魚のサイズ、水温、バイオマスに基づいて給餌を最適化するために、自動化されたフィーダーと洗練された監視システムを使用しています。目標は、理想を達成することです フィード変換率(FCR) 、キログラムの魚を生産するのに必要な飼料の量です。 1.0のFCRは、効率的な生産のための一般的なベンチマークである1 kgの魚を生産するのに1 kgの飼料が必要なことを意味します。
廃棄物管理: RASシステム全体は廃棄物管理サイクルです。ドラムフィルターとクラリフィアからの固形廃棄物は、収集および廃棄または再利用する必要があります。このスラッジは栄養素が豊富で、水耕系の肥料として堆肥化または使用されることが多く、より持続可能な閉ループ食品生産モデルを作成します。
システムのメンテナンス: プロアクティブなメンテナンスは、システムの故障を防ぐために不可欠です。これには、フィルターの定期的な洗浄、摩耗のためのポンプの検査、およびpH、酸素、温度のセンサーの校正センサーが含まれます。適切にメンテナンスしたシステムは、より効率的に実行され、エネルギーが少なくなり、魚の個体数全体を危険にさらす可能性のある予期しないシャットダウンの傾向がありません。
病気の予防と治療: RASの制御された環境は優れたバイオセキュリティを提供しますが、システムが病気に免疫を免疫しません。焦点は常に続いています 防止 。これには、新しい魚の隔離や消毒装置など、厳格なバイオセキュリティプロトコルが含まれます。疾患の発生が発生した場合、1つのタンクを隔離したり、UV滅菌剤またはオゾンジェネレーターで特定の水ループを処理する能力により、農場全体に影響を与えることなく標的介入が可能になります。これにより、広域抗生物質の必要性が最小限に抑えられます。これは、従来の養殖よりも大きな利点です。
その重要な利点にもかかわらず、再循環養殖システムには課題がないわけではありません。これらは、特定のスキルセットと慎重なリスク管理を成功させる必要がある複雑で資本集約的な運用です。
高い初期投資: これは多くの場合、エントリの最も重要な障壁です。土地のコスト、施設の建設、専門のハイテク機器 - など ドラムフィルター 、 オゾンジェネレーター 、および高度な制御システム - 非常に高くなる可能性があります。商業規模のRAS施設では、数千万ドルの初期投資が必要になる場合があります。これにより、資金調達を困難にすることができます。この高い前払いコストは、長い回収期間を意味し、ビジネスを初期段階の後退に対して脆弱にします。
エネルギー消費: RASは水の使用を劇的に削減しますが、ポンプ、ヒーター、チラー、および通気システムを24時間年中無休で操作するために電気に大きく依存しています。これにより、エネルギーは最大の運用コストの1つになり、多くの場合、給餌するだけです。したがって、RAS農場の収益性は、電力価格と地元の電力網の信頼性に非常に敏感です。多くの農場は、この課題を緩和し、二酸化炭素排出量を改善するために、太陽や風のような再生可能エネルギー源を模索しています。
必要な技術的専門知識: RASを運営するには、伝統的な魚の農業を超えた独自のスキルのブレンドが必要です。オペレーターは強い理解を持っている必要があります 水化学、 微生物学(バイオフィルター用)、機械的および電気システム、および緊急プロトコル。水質管理または単一の機械的障害におけるわずかな間違いは、非常に短い時間で魚の集団全体に壊滅的な影響を与える可能性があります。
リスク管理: RASは非常に高い在庫密度で動作し、システム障害の結果を拡大します。停電、ポンプの故障、またはバイオフィルターの突然の誤動作により、水質の急速な劣化につながり、魚の総死亡率が生じる可能性があります。これを緩和するには、堅牢なリスク管理計画が不可欠です。 バックアップ発電機 、冗長システム、およびあらゆる問題をスタッフに警告する自動アラームシステム。ビジネスと生物学的リスクはそれに応じて高く、一定の警戒と迅速な反応時間を要求しています。
RAの技術的および生物学的課題は重要ですが、プロジェクトの究極の実行可能性はその経済的パフォーマンスにかかっています。初期投資から長期的な収益性まで、ビジネスモデルを理解するためには、徹底的な経済分析が重要です。
商業規模のRAS施設の初期投資は相当なものであり、大きなハードルになる可能性があります。これらのコストには通常、次のものが含まれます。
土地と建物: サイトを購入し、タンクと機器を収容する囲まれた建物を建設します。
RASテクノロジー: コアの機械的および生物学的ろ過成分、ポンプ、タンク、酸素化システム、および監視コントロール。多くの場合、これは最大の単一費用であり、総資本コストの最大45%を占めています。
hatch化場と処理装置: 最終製品に価値を加える、インキュベーター、卵から払いのシステム、および現場での加工施設(腸、切り身、パッケージなど)に関連するコスト。
総資本支出は、規模と種に応じて、数百万から数億ドルの範囲です。たとえば、年間10,000メートルトンの容量を持つ大規模なサーモンRAS施設は、初期コストを2億5,000万ドルを超える可能性があります。
施設が運営されたら、運用費用は慎重に管理する必要があります。主な繰り返しコストは次のとおりです。
餌: 多くの場合、これは唯一の最大の運用費用であり、総費用の40〜50%を占めています。給餌戦略(FCR)の効率は、収益性に直接影響します。
エネルギー: ポンプ、ヒーター、チラーに電力を供給することは継続的な費用であり、電気コストが大きな懸念事項になります。
労働: RASには、毎日の監視、メンテナンス、および管理に熟練した労働力が必要であり、これは多大なコストになる可能性があります。
フィンガーリング/少年: 最初の魚を飼育するコスト。
メンテナンスと消耗品: システムの修理、水処理のための化学物質、およびその他の供給のための継続的なコスト。
RASビジネスの収益生成は、いくつかの重要な要因に依存しています。
種と市場価格: サーモンやバラムンディなどの高価値種は、特に新鮮で地元産の、持続的に養殖されたものとして販売されている場合、プレミアム価格をコマンドできます。
一年中生産: 魚を収穫する能力は、単一の年間収穫に依存する季節の農場とは異なり、安定した収益源を継続的に提供します。
輸送コストの削減: 市場と消費者への近接性はコストを削減し、より高い価格を正当化する可能性のあるより新鮮な製品を可能にします。
多様化: 一部の農場では、魚の副産物を肥料として販売したり、野菜を販売するためにアクアポニックスを統合することにより、追加の収益源を作成できます。
RASプロジェクトのROIの計算は複雑ですが、不可欠です。これには、総純利益を経時的に初期の資本投資と比較することが含まれます。高額のコストは、回収期間が長くなる可能性があることを意味しますが、RASの運用は魅力的な利益率(最大15〜20%以上)と高い内部収益率(IRR)を達成することができます。強力なROIの鍵は、生産効率が高いことを達成し、飼料とエネルギーコストを最小限に抑え、製品の一貫した高価値市場を確保することです。
RASは単なる通過傾向ではありません。これは、シーフードの生産方法の根本的な変化です。世界集団が成長し続け、気候変動が従来の食品システムに圧力をかけるにつれて、RASテクノロジーは、持続可能で回復力のある食料供給を確保する上でますます重要な役割を果たす態勢を整えています。
RASの未来は、進行中の技術革新、特にの統合と絡み合っています デジタルテクノロジー .
精密養殖: IoTセンサーとAI駆動の監視システムが標準になっています。これらの技術により、水質、酸素レベル、魚の行動をリアルタイム追跡し、自動調整と予測的なメンテナンスを可能にします。このデータ駆動型アプローチは、効率を大幅に改善し、人件費を削減し、リスクを最小限に抑えます。
自動化とロボット工学: 給餌、廃棄物の除去、タンククリーニングなどの日常的なタスクが自動化されています。これにより、一定の人間の介入の必要性が減り、一貫性が向上し、バイオセキュリティが改善されます。
循環経済: RASは、他の食料生産システムとますます統合されています。 アクアポニックス 、たとえば、水耕系の植物を肥やすためにRASの栄養豊富な水を使用して、魚と野菜の二重収入の流れを作り出します。さらに、廃棄物スラッジは肥料として再利用されているか、昆虫を栽培するために使用され、真実を作成しています 円形食品システム .
環境問題に対する消費者の認識が高まるにつれて、持続可能に生産された魚介類の需要が高まっています。 RASは次のようにこの需要を満たしています。
野生の在庫の保護: 土地で魚を生産することにより、RASは野生の漁業への圧力を軽減し、乱獲と海洋生物多様性を保護するのを助けます。
リソースの保存: その最小限の水フットプリントとスペースの効率的な使用は、水不足または限られた耕地に面した地域に最適なソリューションになります。
食料安全保障の向上: RASは、世界中のどこでも地元の食料生産を可能にし、長く複雑なサプライチェーンへの依存を減らし、より多くのコミュニティに新鮮で健康的な魚介類をアクセスできるようにします。
RAS市場は堅牢な成長を経験しており、周りの予測複合年間成長率(CAGR)が 8-12% 次の10年間。主要な市場ドライバーは次のとおりです。
消費者の需要: 持続可能な、地元産の、追跡可能な食品に対する好みの高まり。
政府の支援: 持続可能な養殖慣行を促進するインセンティブと規制の増加。
投資: 特に北米とヨーロッパでは、大規模な資本投資が大規模なプロジェクトに流れ込み、サーモンやバラムンディなどの高価値種を標的にしています。