Forskningsområde

Resirkulering av vann

Tilgang på rent vann er begrensende for dagens fiskeoppdrettsnæring. Norge har store vannressurser, men andelen som kan benyttes til produksjon av fisk er begrenset. Stadig strengere krav til rensing av avløpsvann fører også til at det blir viktigere å bruke vannet mer effektivt i fremtiden.

Oppdrettsnæringen blir stadig mer intensiv, og produksjonen av fisk skjer med bruk av mindre vann per enhet fisk produsert. Fisken forbruker vannet ved at oksygenet tas opp og karbondioksid og metabolitter (restprodukter fra stoffskiftet) skilles ut; vannets oksygennivå faller mens nivåene av metabolitter øker. Når fisken omsetter proteiner, skiller den ut ammoniakk som er giftig for den selv.

Fisk er på mange måter nærmere omgivelsene de lever i fordi de har samme medium på innsidenog utsiden av kroppen, kun atskilt av biologiske membraner, og er derfor svært utsatt for påvirkning fra miljøet den lever i. Det er dermed begrenset hvor mye vannkvaliteten kan forringes uten at den blir et problem. Når tilgangen på friskt vann er begrenset blir alternativet å regenerere det brukte vannet til en kvalitet som sikrer fortsatt trivsel og vekst hos fisken, dette omtales ofte som resirkulering av vannet.

Effektiv utnyttelse av vann
Resirkulering av vann går i korte trekk ut på å bruke vannet flere ganger og regenerere kvaliteten på vannet via behandling i flere trinn mellom hver gang det brukes. Bare svært begrensede mengder av vannet skiftes ut mellom hver omgang det benyttes, hovedsakelig for å transportere bort partikler og avfall fra karene.

Vannbehandlingen omfatter fjerning av partikler, nitrogenholdige metabolitter og karbondioksid, samt tilsetting av nytt oksygen. Partikler fjernes mekanisk i filtre eller slambassenger, karbondioksid luftes ut mens metabolittene vanligvis fjernes ved biologisk filtrering. Det finnes et utall ulike teknologiske løsninger for hver av disse prosessene. Godt konstruerte resirkuleringsanlegg kjennetegnes ved gode kombinasjoner av teknologi og produksjonsprotokoller for de ulike prosessene i anlegget.

Nofimas målsetting er gjennom forskning å bidra til en kunnskapsbasert bruk av resirkulering i norsk akvakultur. Nofima bygger opp en egen forskningsavdeling for resirkulering av vann på Sunndalsøra. I tillegg har vi utstyr beregnet på bruk ute i kommersielle anlegg, eksempelvis ved at endringer i vannkvalitet kan dokumenteres over tid.

Mer stabile forhold for fisken
Når sentrale produksjonsparametre som vannkvalitet og temperatur går utover optimalbetingelser, må fisken tilpasse seg nye forhold. Fisken reagerer da ofte ved å øke syntesen av spesielle enzymer for å håndtere situasjonen. Dette krever energi og fisken får da mindre tilgjengelig energi til vekst og til å takle ytterligere utfordringer. Riktig bruk av resirkulering kan gi stabile forhold med tanke på temperatur og vannkvalitet, siden anlegget ikke i like stor grad som et gjennomstrømmingsanlegg blir påvirket av ytre forhold. Kanskje kan dette føre til økt kvalitet av fisk produsert i resirkulering for utsett i sjø, med tanke på overlevelse og veksthastighet. Nofima og samarbeidspartnere arbeider aktivt med å teste denne hypotesen.

Partikkelfjerning - fôr tilpasset resirkuleringsanlegg
Sentralt i resirkulering er fjerning av organisk materiale fra vannet. Dette materialet er grobunn for bakterier og sopp og vil i tillegg ha en uheldig påvirkning på det biologiske filteret. Et viktig prinsipp i resirkuleringsanlegg er å filtrere ut partikler i så intakt form som mulig. Det er lettere, billigere og mer effektivt å fjerne store partikler enn små.

Nofima har arbeidet med tilpasning av fôr til resirkulering, med fokus på utvikling av fôr som bedre tåler mekanisk påvirkning og er stabile i vann, samtidig som det beholder sine ernæringsmessige kvaliteter for fisken. Dette reduserer behovet for filtrering av småpartikulært stoff og bidrar også til å holde mengden organisk materiale i vannet nede.

Karbondioksid og metabolitter
Redusert vannkvalitet fører til redusert appetitt og tilvekst, i verste fall økt dødelighet. Nofima har gjennom flere prosjekter studert effekten av ulike vannmiljøparametere på produksjonsprestasjoner hos både fisk og skalldyr i sjøvann og ferskvann. Miljøparametere som oksygen, karbondioksid, ammoniakk, ammonium, nitritt og pH er relevante for resirkulering, og ulike nivåer av disse inngår ofte i Nofimas studier.

Biologisk filtrering
Fjerning av ammoniakk og nitritt er en sentralt i resirkulering av vann. Vanligvis skjer dette ved biologisk filtrering, hvor kontrollerte bakteriekulturer fjerner giftig ammoniakk fra vannet ved å omdanne det til nitritt og så til nitrat. Biologisk filtrering fungerer både i sjø- og ferskvann, men med ulik effektivitet. Effektiviteten er også sterkt knyttet til temperatur, og Nofima har spesielt fokus på drift og effektivitet i biologiske filtre ved lave temperaturer.

Eksempelet Villmarksfisk
Nofima har over en periode på over 10 år samarbeidet med Villmarksfisk AS, som produserer villfanget røye i resirkuleringsanlegg på Bardujord i indre Troms. Anlegget er i denne perioden bygget opp fra et småskala pilotanlegg til et fullskala kommersielt anlegg med kapasitet til å produsere om lag 75 tonn røye årlig. Forsknings- og utviklingsarbeidet har omfattet bruk og egnethet av villfisk i oppdrett, produktkvalitet, ulike faser av driftsoptimalisering i resirkulering ved lave temperaturer, håndtering av sopp, vannbehandling ved ozonering og proteinskimmer, samt avfallshåndtering og bruk av avfall fra anlegget til jordforbedring i landbruk.

 

Slik ser Nofimas ”Senter for resirkulering i akvakultur” på Sunndalsøra ut. Anlegget er tegnet av AquaOptima og Nofima. Copyright: AquaOptima

Slik ser Nofimas ”Senter for resirkulering i akvakultur” på Sunndalsøra ut. Anlegget er tegnet av AquaOptima og Nofima.

Villmarksfisk har resirkuleringsanlegg for oppfôret villrøye på Bardujordet i Troms. Nofima har tett samarbeid med dem på FoU innen resirkulering. Foto: Nofima

Villmarksfisk har resirkuleringsanlegg for oppfôret villrøye på Bardujordet i Troms. Nofima har tett samarbeid med dem på FoU innen resirkulering.

Nils Steien og Dagfinn Lysne i Villmarksfisk studerer villrøye fra anlegget. Foto: Nofima

Nils Steien og Dagfinn Lysne i Villmarksfisk studerer villrøye fra anlegget.

Aktuelle saker