common:navbar-cta
Загрузить приложениеблогфункцииЦеныПоддержкаВойти
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

В то время как аквапоника считается одной из ключевых технологий производства продуктов питания, которые «могут изменить нашу жизнь» (van Woensel et al. 2015), с точки зрения устойчивого и эффективного производства продуктов питания аквапоника можно рационализировать и стать еще более эффективной. Одна из ключевых проблем традиционных систем аквапоники заключается в том, что питательные вещества в сточных водах, производимых рыбой, отличаются от оптимального питательного раствора для растений. Развязанные системы аквапоники (DAPS), которые используют воду из рыбы, но не возвращают воду в рыбу после растений, могут улучшаться на традиционных конструкциях путем внедрения минерализационных компонентов и иловых биореакторов, содержащих микробы, которые превращают органическое вещество в биологически доступные формы ключевых минералов, особенно фосфор, магний, железо, марганец и сера, которые испытывают нехватку типичных рыбных стоков. В отличие от компонентов минерализации в одноконтурных системах, стоки биореактора в DAPS подаются только в компонент завода, а не разбавляются во всей системе. Таким образом, развязанные системы, использующие шламовые дигесты, позволяют оптимизировать утилизацию органических отходов рыб в качестве питательных веществ для роста растений (Goddek 2017; Goddek et al. 2018). Отходы в таких системах включают главным образом рыбный шлам (т.е. фекалии и несъеденные корма, которые не находятся в растворе) и поэтому не могут быть доставлены непосредственно в систему гидропоники. Таким образом, биореакторы (см. главу 10 являются важным компонентом, который может превращать непригодный в противном случае ил в гидропонные удобрения или повторно использовать органические отходы, такие как стебли и корни растений производственный компонент в биогаз для производства тепла и электроэнергии или DAPS конструкции, которые также обеспечивают независимое управление циклом воды для каждой установки, что позволяет разделить системы (RAS, гидропоники и диджесты), необходимые для управления потоками питательных веществ. Вода перемещается между компонентами в контуре экономии энергии и питательных веществ, так что нагрузки и потоки питательных веществ в каждой подсистеме можно контролировать и регулировать, чтобы лучше соответствовать требованиям, предъявляемым ниже по течению. Например, фосфор (П) является важным, но исчерпаемым ископаемым ресурсом, который добывается для внесения удобрений, однако мировые запасы в настоящее время истощаются тревожными темпами. Использование дигестов в развязанных системах аквапоники позволяет микробам конвертировать фосфор в рыбных отходах в ортофосфаты, которые могут быть использованы растениями, с высокой скоростью восстановления (Goddek et al. 2016, 2018).

Хотя развязанные системы очень эффективны для утилизации питательных веществ с почти нулевыми потерями питательных веществ, масштабы производства в каждой из установок имеют важное значение, учитывая, что потоки питательных веществ из одной части системы должны соответствовать производственному потенциалу других компонентов. Таким образом, программное обеспечение для моделирования и системы контроля и сбора данных (SCADAS) приобретают важное значение для анализа и представления данных о потоке, размерах, балансах масс и допусках по каждой единице, что позволяет прогнозировать физические и экономические параметры (например, нагрузки питательных веществ, оптимальные рыбо- соединения установок, скорости потока и затрат для поддержания определенных параметров окружающей среды). В главе 11 мы более подробно рассмотрим теорию систем, применяемую к системам аквапоники, и продемонстрируем, как моделирование может решить некоторые из проблем масштаба, в то время как инновационные технологические решения могут повысить эффективность и, следовательно, рентабельность таких систем. Масштабирование важно не только для прогнозирования экономической жизнеспособности, но и для прогнозирования производства на основе имеющихся соотношений питательных веществ.

Еще одним важным вопросом, требующим дальнейшего развития, является использование и повторное использование энергии. Системы аквапоники являются энергоемкими и инфраструктурными. В зависимости от полученного солнечного излучения использование солнечной фотоэлектрической энергии, солнечных тепловых источников и (солнечной) опреснения может быть экономически нецелесообразным, но все они могут быть потенциально интегрированы в системы аквапоники. В [главе 1 представлена информация об инновационных технических и эксплуатационных возможностях, которые способны преодолеть присущие таким системам ограничения, включая захватывающие новые возможности для внедрения систем аквапоники в засушливых районах.

В главе 2 мы также более подробно обсуждаем ряд экологических проблем, которые могут помочь в решении аквапоники. Например, контроль патогенов очень важен, и изолированные системы РАС имеют ряд экологических преимуществ для производства рыбы, и одним из преимуществ развязанных аквапоник систем является способность циркулировать воду между компонентами и использовать независимые средства управления, в которых легче обнаруживать, изолировать и обеззараживать отдельные единицы при наличии патогенной угрозы. Пробиотики, которые полезны в рыбной культуре, также являются полезными для растениеводства и могут повысить эффективность производства при обращении в закрытой системе (Sirakov et al. 2016). Эти проблемы более подробно рассматриваются в главе 5, где мы более подробно обсуждаем вопрос о том, как инновации в аквапонике могут привести к а) повышению эффективности использования космического пространства (сокращение затрат и материалов, максимальное использование земельных ресурсов); b) сокращению вводимых ресурсов, например рыбная мука и сокращение отрицательных выбросов, например сброса отходов; и с) сокращение использования антибиотиков и пестицидов в автономных системах.

Есть еще несколько аквапонических тематических областей, которые требуют дополнительных исследований, чтобы в полной мере использовать потенциал этих систем. С научной точки зрения, такие темы, как циклическое движение азота (глава 9), аэробная и анаэробная реминерализация (глава 10)) вода и питательные вещества эффективность (глава 8), оптимизированные аквапонные рыбные диеты (глава 13) и патогенные организмы растений и стратегии борьбы с ними (глава 14) все высокие приоритеты.

Таким образом, необходимо решить следующие научно-технические задачи:

  1. Nutrients: Как мы уже говорили, системы, использующие шламовые дигесты, позволяют оптимизировать переработку органических отходов из рыбы в питательные вещества для роста растений, такие конструкции позволяют оптимизировать рекультивацию и рециркуляцию питательных веществ для создания практически нулевой потери питательных веществ из системы.

  2. Water: Повторное использование истощенной питательными веществами воды из теплиц также может быть оптимизировано для повторного использования в рыбном компоненте с использованием конденсаторов.

  3. Энерги: Конструкции, работающие на солнечной энергии, также улучшают экономию энергии, особенно если предварительно подогретая вода из солнечных нагревателей в теплицах может быть возвращена обратно в аквариумы для повторного использования.

Способность рециркулировать воду, питательные вещества и энергию делает аквапоника потенциально уникальным решением ряда экологических проблем, стоящих перед традиционным сельским хозяйством. Этот вопрос обсуждается в главе 2.


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Будьте в курсе новейших технологий Aquaponic

Компания

Авторское право © 2019 Аквапоника AI. Все права защищены.