پرورش تیلاپیا با سیستم بایوفلاک: آیا واقعاً این سیستم یک گزینه پایدار است؟

پرورش متراکم آبزیان با یک چالش همیشگی روبه‌رو است: تولید غذای بیشتر برای جمعیت رو به رشد بدون آسیب رساندن به سلامت اکوسیستم‌ها. در مسیر رسیدن به پایداری، فناوری بایوفلاک به‌عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها مطرح شده است. اما این روش واقعاً تا چه حد پایدار است؟

یک مطالعه اخیر که در نشریه Sustainability توسط پژوهشگرانی از دانشگاه ایالتی  Mato Grosso do Sul، Embrapa Environment و Itaipu Binacional منتشر شد، تحلیل عمیقی از یک سیستم  BFT  (biofloc technology) برای پرورش بچه‌ماهی‌های تیلاپیای نیل انجام داد تا عملکرد زیست‌محیطی آن را به‌طور دقیق بسنجد. با تحلیل جریان کربن، نیتروژن و فسفر، پژوهشگران همه جوانب از مصرف منابع تا پتانسیل آلودگی را ارزیابی کرده و دید روشنی از مزایا و چالش‌های این فناوری ارائه کردند.

یافته‌های کلیدی

• سیستم بایوفلاک در تبدیل غذا به بیوماس بسیار کارآمد است؛ ماهی‌ها ۴۵.۴٪ از نیتروژن، ۴۶.۳٪ از فسفر و ۲۹.۷٪ از کربن تأمین‌شده را حفظ کردند.
• مصرف آب به‌شدت پایین است و تنها ۱۳۵ لیتر آب برای تولید هر کیلوگرم تیلاپیا مصرف می‌شود که در مناطق با کمبود آب یک مزیت کلیدی محسوب می‌شود.
• نسبت به سیستم‌های سنتی مانند قفس‌ها، بایوفلاک مقدار بسیار کمتری مواد غذایی به محیط زیست آزاد می‌کند و تأثیر آن بر آب‌ها کاهش می‌یابد.
• نرخ بقای بالا (۹۸ ٪) و ضریب تبدیل غذای ظاهری بسیار کارآمد (FCR) برابر با ۱.۰۵ حاصل شد.
• نیاز به هوادهی مداوم مهم‌ترین چالش است و مصرف انرژی بالایی معادل ۱۱۴.۶ مگاژول به ازای هر کیلوگرم ماهی دارد.

توضیح روش ارزیابی پایداری سیستم:

برای دستیابی به تصویری کامل، محققان یک آزمایش دقیق انجام دادند. Tainara Blatt تکنسین کشاورزی و یکی از نویسندگان توضیح می‌دهد که «در طول ۷۰ روز پرورش تجربی در تانک‌های مدار بسته ۴.۲ متر مکعبی ، تقریباً ۵۰۰۰ بچه‌ماهی تیلاپیا در هر تانک تولید شد.» تراکم پرورش بالا و ثابت نگه داشته شد: حدود ۳۹۵ ماهی در هر متر مکعب.

رویکرد اصلی استفاده از تراز جرم بود، متدی مبتنی بر قانون بقای ماده. Alex Cardoso پژوهشگر همکار، توضیح می‌دهد: «این روش امکان ارزیابی دقیق حفظ کربن، نیتروژن و فسفر و همچنین تخمین پتانسیل آلودگی را فراهم می‌کند.». تمام ورودی‌ها (خوراک، آب و زیست‌توده اولیه ماهی) و خروجی‌ها (زیست‌توده نهایی، پساب‌های مایع و جامد) برای درک سرنوشت هر ماده مغذی، اندازه‌گیری شدند.

تعادل سیستم به‌شدت مدیریت شد. محققان شکر را به‌عنوان منبع کربن اضافه کردند تا نسبت کربن به نیتروژن ۱۲:۱ حفظ شود. همان‌طور که با کاهش تدریجی سطح کلروفیل-a طی دوره پرورش مشاهده شد،این استراتژی رشد باکتری‌های هتروتروف، که بیوفلاک‌ها را تشکیل می‌دهند، را تقویت می‌کند و از رشد جلبک جلوگیری می‌کند.

دو جنبه کارایی

داده‌های به‌دست آمده نشان‌دهنده یک سیستم با عملکرد بسیار بالا و پروفایل محیط‌زیستی جالب هستند، هرچند که بدون چالش نیست.

کارخانه پروتئین: بهره‌وری فوق‌العاده در استفاده از مواد مغذی

مطالعه نشان داد که خوراک منبع اصلی مواد مغذی است و خبر خوب این است که بخش زیادی از این مواد به‌طور مؤثر به گوشت تبدیل می‌شوند. طبق تحقیقات، سیستم BFT توانست ۴۵.۴٪ از نیتروژن، ۴۶.۳٪ از فسفر و ۲۹.۷٪ از کربن تأمین‌شده، عمدتاً از خوراک، را در ماهی نگه دارد.

برای مقایسه، پژوهشگر  Embrapa، Hamilton Hisano، توضیح می‌دهد که در پایان دوره، بار باقی‌مانده به ازای هر تن ماهی شامل ۱۰.۲۴ کیلوگرم فسفر، ۴۶.۶۳ کیلوگرم نیتروژن و ۴۴۲.۴۷ کیلوگرم کربن بود. «این مقادیر بسیار کمتر از سیستم‌های سنتی مانند قفس‌های شبکه‌ای هستند که می‌توانند تا ۱۸.۲۵ کیلوگرم فسفر، ۷۷.۵۰ کیلوگرم نیتروژن و ۷۰۰ کیلوگرم کربن به ازای هر تن تیلاپیا آزاد کنند».

این بهره‌وری بالا به ویژگی اصلی بایوفلاک مربوط است: بازیافت مواد غذایی از طریق فعالیت میکروارگانیسم‌هایی که بیوفلاک‌ها را تشکیل می‌دهند.

عملکرد تولید: تیلاپیاهایی که با منابع کمتر رشد بیشتری دارند

از دیدگاه آبزی پروری، نتایج فوق‌العاده بود. در پایان دوره، نرخ بقای ۹۸٪ وزن متوسط نهایی ۲۰.۴ گرم و نسبت تبدیل خوراک ظاهری (FCR) تنها ۱.۰۵ ثبت شد. این شاخص به این معناست که برای تولید ۱ کیلوگرم ماهی، فقط ۱.۰۵ کیلوگرم خوراک نیاز بود.

«این شاخص‌ها نه تنها عملکرد زئوتکنیکی خوب، بلکه بهره‌وری خوراک تیلاپیا در سیستم بایوفلاک را نشان می‌دهند».، Blatt تکنیسین این پروژه می‌گوید او این موفقیت را به «مصرف بیوفلاک میکروبی به عنوان غذای مکمل» نسبت می‌دهد که علاوه بر داشتن پروتئین بالا، شامل باکتری‌های پروبیوتیک نیز هست.

پایداری در عمل: آب، انرژی و تنوع زیستی

این مطالعه همچنین مجموعه‌ای از شاخص‌ها را به کار گرفت تا دیدگاهی جامع از پایداری سیستم ارائه دهد.

چالش منابع: مصرف کم آب در برابر مصرف بالای انرژی

سیستم بایوفلاک دو رویه دارد: از یک طرف، کارایی آب فوق‌العاده است و تنها ۱۳۵ لیتر آب برای تولید هر کیلوگرم تیلاپیا مصرف می‌شود. این کمبود نیاز به تعویض آب و امکان بازیافت آن، نه‌تنها ریسک آلودگی را کاهش می‌دهد، بلکه استفاده از BFT را در مناطق کم‌آب یا شهری بهینه می‌کند.

از سوی دیگر، مصرف انرژی بالا بزرگ‌ترین چالش است. انرژی مورد نیاز برای هر کیلوگرم ماهی تولیدشده حدود ۱۱۴.۶ مگاژول برآورد شده که به دلیل نیاز به هوادهی مداوم برای حفظ ذرات معلق و اکسیژن محلول است. برای گسترش استفاده از بایوفلاک، سرمایه‌گذاری در منابع انرژی تجدیدپذیر و بهبود کارایی تجهیزات ضروری است.

سیستم بسته: اثرگذاری کمتر و امنیت زیستی بیشتر

سیستم بایوفلاک به دلیل بسته بودن، تأثیر متوسطی بر تنوع زیستی دارد (سطح ۴)، پایین‌تر از سیستم‌های باز مانند قفس‌ها (سطح ۵). همان‌طور که Tainara Blatt اشاره می‌کند، سیستم بسته، کنترل بیشتری بر تولید و پسماندها فراهم می‌کند، از فرار گونه‌ها جلوگیری می‌کند و انتشار پاتوژن‌ها را کاهش می‌دهد، که همه این ها امنیت زیستی کل عملیات را افزایش می‌دهد.

نگاهی به آینده: از پسماند تا منابع و فراتر از آن

یکی از نکات برجسته این مطالعه، امکان استفاده مجدد از پسماند جامد خارج‌شده از سیستم بود. این پسماندها می‌توانند به کود یا مواد خوراکی تبدیل شوند و ارزش افزوده ایجاد کرده و به چرخه‌پذیری تولید کمک کنند، که پایداری سیستم بایوفلاک را تقویت می‌کند. محققان تأکید می‌کنند که ابزارهایی مانند تحلیل چرخه عمر و محاسبه ردپای کربن می‌توانند در آینده برای ارزیابی دقیق‌تر تأثیرات محیط‌زیستی پرورش ماهی با بایوفلاک به کار روند. بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده، سیستم بایوفلاک راه‌حلی فنی و زیست‌محیطی ایمن برای افزایش بهره‌وری آبزی‌پروری ارائه می‌دهد و با استفاده بهینه از منابع، حفظ مواد مغذی و کنترل اثرات، به‌عنوان جایگزینی استراتژیک برای تولید پروتئین آبزی در مواجهه با فشارهای رو به رشد برای امنیت غذایی و حفاظت از اکوسیستم‌ها مطرح می‌شود.

تعداد بازدید: ۱

لینک کوتاه: کپی کن!