循環水産養殖システムからの廃水と汚泥の価値化

魚の陸上養殖は、主に設置面積の削減、水の使用量の削減、環境条件の制御、寄生虫や病気の影響の少なさに基づいて、集約的な水産養殖システムの持続可能な未来として推進されています。 ただし、これにはコストがかかり、主にエネルギー使用が生産コストを押し上げます。

循環水産養殖システム (RAS) におけるタイセイヨウサケの陸上生産量の推定値は、生産される魚 1 kg あたり約 7 kWh/kg であり、推定二酸化炭素排出量は 0.114 kg CO2 換算/kWh であると示唆されています。 この値は、種によって、また生産の集中度によって大きく異なる場合があります。 それにもかかわらず、RAS 養殖は安くはありませんが、市場価値の高い種を生産する場合には大きなメリットがあります。

RAS 養殖における主な生産物は、CO2 (通常、RAS システムから脱気される) と魚バイオマスのほかに、栄養価の高い廃水と汚泥です。 前者は、硝化の終点である高レベルの硝酸塩が豊富です。 積極的な脱窒プロセスが使用されていないと仮定すると、集中的な RAS 養殖システムにおける水交換速度を最終的に決定するのは通常、硝酸塩濃度です。

このような「ゼロ水交換」を採用したシステムでは、硝酸塩が嫌気的に N2 ガスに変換され、RAS システムでの水交換の必要性が減ります。 これらのシステムは比較的最近商業的に開発されたものですが、より一般的になりつつあります。 従来の RAS システムでは、硝酸塩レベルはさまざまですが、150 mg/L 以上のレベルも珍しくありません。 これは、さらに利用できる、栄養分が豊富な廃水を表します。

より従来のアプローチでは、淡水 RAS 廃水が開回路 (水が園芸に使用され、その後排出される) または閉回路 (水が魚の生産プロセスに再循環される) のアクアポニックスで使用されています。 これにより、硝酸塩が豊富な水を使用して植物（通常、葉物野菜やハーブなどの園芸条件下で）が栽培されます。 汽水では廃水中の塩分濃度が上昇するため、問題が生じます。 耐塩性植物または大型藻類の培養は、現在開発中の解決策を提供します。

別の代替方法は、RAS 水産養殖システムに関連付けられたフォトバイオリアクターでの微細藻類の培養です。 マリンホルメン RASLab では、微細藻類の生産と組み合わせた、RAS ベースの大西洋サケのスモルト生産のテストとプロトタイピングが、研究パートナーである NORCE と研究されています。

固形廃棄物成分（主に魚の糞便と食べ残した飼料で構成される）は「汚泥」と呼ばれます。 従来、この廃棄物は沈殿物および／またはドラムフィルターまたは同様の濾過装置から収集され、RAS 養殖システムから排出されて貯蔵タンクに収集され、そこから廃棄されます。 この物質はエネルギー含有量が高く、未消化および未吸収のリンを大量に含むため、さらなる処理のための貴重な資源です。

伝統的に、汚泥は土壌の強化や農業目的の肥料として使用されてきた可能性があります。 しかし、最近ではバイオガスを生成する可能性があると考えられています。 NORCE、Clara Venture Labs、ベルゲン大学と協力し、RASLab は「汚泥鑑定チーム – タンクから製品までの持続可能なバリューチェーンの開発」（スラムダンク）として知られるプロジェクトで、バイオガスの生産を研究してきました。汚泥の発酵とバクテリアの培養、およびマイクロ波を使用した固体物質の熱分解によるガス（合成ガス）の生成によって行われます。

これらのプロセスから得られるガスは、エネルギーとして使用したり、燃料電池で使用するために精製したりできます。 この結果は、大西洋サケ生産の異なる段階からの異なる汚泥組成が、生合成ガスおよび潜在的な製品のさらなる開発のための異なる潜在的な製品を生み出すことを示唆しています。 しかし、これらのプロセスのさらなる開発により廃棄物の価値が上がり、アトランティックサーモン生産のバリューチェーン全体の純持続可能性が高まることが期待されています。

まだ初期段階ではありますが、水産養殖システムにおける貴重な資源としての廃棄物の流れのさらなる開発は、より持続可能な未来を示し、陸上養殖から得られる純価値を最大化し、最終的には集約的な魚への単位エネルギー投入当たりの純価値を増加させます。生産。

細菌バイオマス生産、あるいは藻類やその他のタンパク質ベースの生産（昆虫の幼虫など）を通じて、魚の廃棄物を使用して、将来の世代のために魚の飼料を生産する可能性があるというコンセプトは、もう1つの興味深い可能性です。 しかし、これらの潜在的な飼料成分の安全性が証明されるまで、これには法的課題が山積しているのが現状です。 しかし、一度克服すれば、水産養殖の循環化はこのブルーエコノミーの可能性を浮き彫りにするでしょう。 一方、微細藻類の生産と生物合成ガスの生産は、陸上養殖からの栄養豊富な廃棄物に対する重要な解決策を提供します。これは、マリンホルメン RASLab が「水産養殖の未来を革新する」もう 1 つの方法です。

なお、この記事は季刊誌の第14版にも掲載される予定です。

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